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化学镀镍的工艺特点和耐腐蚀性研究进展
文章出处:东莞市长安俊威五金制品厂 点击次数:0 发布日期:2021-12-13
化学镀镍技术是利用金属盐和还原剂在材料表面发生自催化反应来获得涂层的方法。
到目前为止,化学镀镍是国外发展最快的表面处理工艺之一,应用最广泛。
由于其优越的工艺特点,化学镀镍发展迅速。
一、化学镀镍的特点是1.厚度均匀镀镍是化学镀镍的一大特点,也是应用广泛的原因之一。化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而导致的厚度不均匀。电镀层的厚度在整个零件中差异很大,尤其是形状复杂的零件。在零件的角落和离阳极近的部位,涂层很厚,而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄,甚至镀不到,采用化学镀可避免电镀的这一不足。
化学镀时,只要零件表面与镀液接触,及时补充镀液中消耗的成分,任何部位的镀层厚度基本相同,即使是凹槽、缝隙、盲孔。
不存在氢脆的问题,常转化为镍离子
在电镀镍液中,除了少量氢是由NiSO4和H2PO3反应产生外,大多数氢是由两极通电时电极反应引起的水解产生的。在阳极反应中,随着大量氢气的产生,阴极上的氢气与金属Ni-P合金同时沉淀,形成(Ni-P)H,附着在沉积层中。由于阴极表面形成大量原子氢,部分脱附产生H2。如果没有时间脱附,留在涂层中的一部分氢气会扩散到基体金属中,而另一部分氢气会聚集在基体金属和涂层的缺陷处形成氢气团。气团压力高。在压力作用下,缺陷会导致裂纹,在应力作用下形成断裂源,导致氢脆断裂。
氢不仅渗透到基体金属中,还渗透到涂层中。据报道,电镀镍只有在400℃×18h或230℃×48h热处理后才能基本去除,因此电镀镍很难去除氢,而化学镀镍不需要去除氢。
3.许多材料和零件的功能,如耐腐蚀性和耐高温氧化性,都反映在材料和零件的表面层上。一般来说,一些具有特殊功能的化学镀镍层可以用其他方法制备的整体实心材料代替,也可以用廉价的基体材料代替用贵重原料制成的零件。因此,化学镀镍具有很大的经济效益。
4.可沉积在钢镍合金、锌合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等各种材料表面,为提高这些材料的性能创造条件。
5.不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备,热处理温度低。只要在400℃以下的不同保温时间后,就可以获得不同的耐腐蚀性和耐磨性。因此,不存在热处理变形的问题,特别适用于加工一些形状复杂、表面耐磨、耐腐蚀的零件。
6.化学沉积层厚度可控,工艺简单,操作方便,温度低,成本低于其他表面处理保护,适用于中小工厂或小批量生产。
二、化学镀镍具有良好的耐腐蚀性,但电镀铬层因应力高而开裂,不能保护基质金属免受腐蚀。
化学镀镍的耐腐蚀性优于电镀铬,因为化学镀镍是一种非晶态结构,非晶态是一种均匀的单相组织,没有晶界、位错、层错等缺陷,因此在腐蚀介质中不易形成腐蚀性微电池。
同时,化学镀镍层与基体结合均匀致密,腐蚀介质难以通过镀层浸蚀基体,具有优异的耐腐蚀性。
化学镀镍磷非晶态合金涂层几乎不受碱液、中性盐液、水和海水的腐蚀。化学镀镍层在HCL和H2SO4中的耐腐蚀性远优于不锈钢,能承受各种化学介质的腐蚀。
例如,非氧化盐、高温高浓度烧碱、硫化氢、乳酸等。
化学镀镍-P二元合金层均匀致密,耐腐蚀性好,但不能满足用户要求。为了提高二元化镀镍的耐腐蚀性,人们在原二元系的基础上引入了一些新的金属成分,形成了三元合金涂层,具有更好的耐腐蚀性。
在10%H2SO4溶液中,Ni-Cu-P合金涂层的耐腐蚀性远优于Ni-P合金涂层。在磷含量相近的情况下,铜含量越高,耐腐蚀性越好。
在腐蚀系统中,加入适量的铜可以促进阴极钝化,产生稳定的钝化膜。
研究结果表明,Cr是一种易钝化的金属,因此Ni-Cr-P合金层的耐腐蚀性显著提高。在3.5%的NaCl腐蚀介质中,Ni-Cr-P合金层除了形成富磷磷酸盐保护膜外,涂层中Cr的腐蚀溶解可以产生Cr2O3,增强了保护膜的作用。因此,它比Ni-P合金层具有更高的耐腐蚀性。
Ni-W-P合金涂层与基体结合牢固,结构致密,在液/固双相流腐蚀介质中具有优异的耐冲刷腐蚀性。此外,Ni-W-P合金涂层比Ni-P合金涂层稳定性更高。
实验表明,Ni-Mo-P合金涂层为非晶态结构,具有良好的耐有机溶剂、有机酸和盐性能。
三、结束语
由于高科技产业的迅猛发展,为化学镀镍技术提供了巨大的市场,近二十年是化学镀镍技术的研究、开发和应用的飞跃发展时期,我国的化学镀镍市场与国际市场相比还有一定的差距,相信在今后几年越来越广泛的应用该项技术会逐步走向稳定和成熟。
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