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钢铁的化学镀镍磷

已有 938 次阅读2015-3-29 16:56 | 有色金属, 关键词, 化学镀镍, 汽车, 电子

摘要：本文简要介绍了钢铁化学镀镍磷的原理与工艺流程，根据实验结果和实验过程中出现的一些问题，阐述了化学镀镍磷的基本知识，论证了化学镀镍磷的重要作用，得出了这一工艺对钢铁性能改进的重要影响。

关键词：原子氢态理论配方参数测定事项

引言：化学镀镍磷工艺是今年来迅速发展起来的一种新型表面保护和表面强化技术手段，具有广泛的应用前景。目前化学镀镍磷合金已经广泛应用在石油化工、石油炼制、电子能源、汽车、化工等行业。化学镀镍磷能够显著提高设备的耐磨，耐蚀性能，延长其寿命，在碳钢、铸铁、有色金属这些方面也具有重要的意义。

一、 实验原理

化学镀镍磷合金是一种在不加电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍磷镀层的方法。以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍磷工艺，其反应机理，普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。下面介绍“原子氢理论”，其过程可分为：

1、化学沉积镍磷合金镀液加热时不起反应，而是通过金属的催化作用，次亚磷酸根在水溶液中脱氢而形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢。

H2PO2 - + H2O HPO3-+2H+H+

2、初生态原子氢被吸附在催化金属表面上而使其活化，使镀液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍。

Ni2++2H Ni+2H+

3、在催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷。同时，由于催化作用使次亚磷酸根分解，形成亚磷酸根和分子态氢。

H2PO2 -+H H2O+OH- +P

2H H2

4、镍原子和磷原子共沉积，并形成镍磷合金层。

3P+Ni NiP3

二、 工艺及配方

化学脱脂（碱性除油）→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→化学镀→冷水洗→滴上酒精溶液→干燥→检测

1、碱性除油

碱性化学除油溶液配方及参数

组成及工艺	NaOH	Na2CO3	Na3PO4·12H2O	Na2SiO3	温度（℃）	时间（min）
配方（g/L）	60-80	20-60	15-30	5-10	80-90	6

2、酸洗

将钢材浸入5％的稀硫酸溶液中0.5-1min。

3、化学镀镍磷溶液

化学镀镍磷溶液的配方及参数

成分及工艺条件	硫酸镍	次磷酸钠	乳酸	硼酸	pH值	温度（℃）	沉积速率（μm·h-1）	镀层含磷量（％）
配方（g/L）	25	20	25	10	4.4-5.8	90-92	15-22	8-9

镀液的配置过程如下：

（1）用分析天平称取12.623g硫酸镍，9.986g次磷酸钠，12.548g乳酸，5.125g硼酸，分别用少量的蒸馏水溶解；

（2）将已完全溶解硫酸镍溶液，在不断搅拌下倒入有硼酸与乳酸组成的溶液中；

（3）将完全溶解的次磷酸钠溶液，在强烈搅拌下倒入前面已配好的溶液中；

（4）用蒸馏水稀释至500mL；

（5）用稀硫酸或氢氧化钠稀液调整pH值；

（6）将配好的溶液放入水浴炉中加热至实验要求温度。

在化学镀液到温后将工件放入镀液中1小时，使工件表面获得理想的镀层。

取两个已镀工件分别放入350℃，250℃箱式电阻炉保温半小时进行镀后处理。

三、 注意事项

1、工序不可颠倒，且要连贯，工序间不宜停留太长时间；

2、在配置过程中一定要进行搅拌；

3、在进行pH值调整时除了应在剧烈搅拌下进行外，药品的加入还应缓慢少量；

4、要在所需溶液全部配完后开始第一步化学除油处理，且在活化之后要迅速将工件放入镀液中，以免被氧化。

四、 试验样品的参数测定

1、表面形貌观察

利用金相显微镜分别对无镀后处理试样进行表面形貌观察。

2、镀层硬度检测

利用显微硬度仪在0.98N的压力下测量硬度。其过程为：

将样品放入显微硬度仪的样品台上，选择合适的载荷，打开电源；在400倍的显微镜下调整焦距至能看清样品表面形貌为止，转动压头之样品上，按Start开始打压痕，结束后再将400倍显微镜转至样品上方；寻找压痕，转动右转轮，使左测量线对准压痕左端点，转动鼓轮使右测量线靠近左测量线（二线之间留有空隙），记下刻度；在转动鼓轮使右测量线与右端点相切，读取刻度；两数值想减的纪录值，按纪录值查表得硬度。

无镀后处理：476HV

350℃保温：724HV

250℃保温：627HV

3、镀层厚度检测

锯开→镶嵌→砂轮磨→砂纸磨→抛光→腐蚀（3%硝酸酒精溶液）→酒精洗→烘干→金相显微镜观察→测镀层厚度→拍照片