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化学镀镍的定义与分类 深圳市凯晶表面技术实验室
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| 化学镀镍，又称为无电解镀镍或自催化镀镍，是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表面靠自催化的还原作用而进行的金属沉积过程。 化学镀溶液的分类方法很多，根据不同的原则有不同的分类法。按PH值分为酸性镀液和碱性镀液，酸性镀液PH值一般在4～6，碱性镀液PH值一般大于8，碱性镀液因其操作温度较低，主要用于非金属材料的金属化（如塑料，陶瓷等）；按还原剂类型不同有次亚磷酸盐、胺基硼烷、硼氢化物以及肼做还原剂的化学镀镍溶液；按温度分类则有高温镀液（80～95℃）、低温镀液（60～70℃）以及室温镀液；按镀层磷含量可分为高磷镀液、中磷镀液和低磷镀液，高磷镀液含磷量9%～12%（质量），镀层呈非磁性、非晶态，在酸性介质中有很高的耐腐蚀性。利用镀层非磁性，主要用于计算机硬盘的底镀层、电子仪器防电磁波干扰的屏蔽等以及工件的防腐镀层；中磷镀液获得的镀层含磷量为6%～9%（质量），此类镀液沉积速率快、稳定性好、寿命长，镀层既耐腐蚀又耐磨，在工业中应用最为广泛，如汽车、电子、纺织机械、石油化工机械、食品工业、办公设备、精密机械工业等；低磷镀液含磷量0.5%～5%（质量），此类溶液所得到的镀层硬度高、耐磨，特别是在碱性介质中的耐腐蚀性能明显优于中磷和高磷镀层。近年来还开发了三元镍-磷合金镀液，有镍铬磷、镍铜磷、镍钴磷等多种镀液。 |
| 化学镀镍磷技术 |
化学镀镍磷技术，材料科学与工程学院实验室。
目前化学镀镍可以广泛应用在飞机零件、汽车工业、石油、化学工业、电子和计算机工业等方面得到应用。如压缩机叶片、发动机主轴、高温区零件、油嘴、枢轴管、螺旋桨轴、转子叶片、涡轮叶片，汽车上的齿轮、散热器和喷油嘴等。镀上10μm左右的化学镀镍层的铝质散热器具有良好的铅焊性。气动刹车唧筒、黄铜齿轮、塑料挤压模及各种汽车零件如化油器及刹车组件等。其他汽车零件包括空调器组件、轴承轴颈、盘形刹车活塞、轴、小齿轮轴、软管接头等。
油田的腐蚀环境是十分恶劣的，管道和泵、阀等经常接触的介质为井下盐水、CO2、H2S等，在170-200℃的温度下，并拌有泥沙和其它磨粒冲蚀等。经过化学镀镍保护的抽油泵（镀层厚度为25-75μm）使用寿命可达4年，而原来的寿命不超过6个月。
在电子产品和计算机等产品上使用化学镀镍工艺除了满足耐腐蚀性和耐磨性的要求之外，还可以达到可焊性、防扩散性、电性能和磁性能等要求。如计算机薄膜硬磁盘制造过程中的关键步骤之一就是在经过精细加工的镁铝合金表面镀12.5μm厚的镍磷合金层，为后续真空溅射磁记录薄膜作为底层。
在机器制造工业中凡需要耐磨或耐腐蚀的零件一般都可以用化学镀镍来提高其寿命，如液压轴、曲轴、传动链带、齿轮和离合器、工、卡、模具等。铸造用模具和型芯盒通常为铸铁或铸铝件，在使用过程中遭受磨料磨损，报废很快。采用化学镀镍表面保护之后，铸造模型和型芯盒的质量上等级，使用寿命显著提高。
纺织机械转速很高，各种纤维纱线对于机械零件的磨损十分严重。化学镀镍比较成功地解决了纺织机械零件的磨损问题。
印刷机上各种辊筒和部件，采用25-50μm厚的化学镀镍层保护可防止印刷油墨和润白液的腐蚀。化学镀镍层的高度均匀性可保证印刷辊筒的尺寸精度，而无须镀后机械加工。
某些医疗器械如外科手术钳、牙科钻和医疗型模等金属制品已采用化学镀镍层取代原用的电镀铬层。
注塑模、压铸模等多种型模是机械、轻工行业量大面广的产品。由于模具几何形状复杂，当采用电镀方法对模具表面进行强化时，为了使各个面都能够镀上，必须设计安装复杂的辅助阳极和卡具；而且，还必须进行镀后机械加工，才能保证尺寸精度，因此十分费时费工，生产成本较高。采用化学镀镍替代电镀，可获得均匀的镀层，无须镀后机加工，可满足模具尺寸精度和表面粗糙度的要求。而且，化学镀镍层具有较低的摩擦系数和突出的脱模性能，使其成为最为经济有效的模具表面处理技术之一。
采用本酸性化学镀Ni-P合金工艺，镀层的沉积速度在10-18μm/h，镀层含P为8-12wt%，是非晶态结构的光亮或半光亮镀层。镀液的稳定性高，在正常溶液维护的情况下，可以达到6-10个周期，经过特殊的后处理后，镀层的耐腐蚀性优于一般的化学镀镍层。经过280℃16h或400℃1h的热处理，镀层的硬度可达Hv 950-1050，从而大大提高镀层的耐磨性。
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化学镀镍的特点与发展简史
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| 化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。 1844年，A.Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的A.Brenner和G.Riddell的发现，弄清楚了形成涂层的催化特性，发现了沉积非粉末状镍的方法，使化学镀镍技术工业应用有了可能性。但那时的化学镀镍溶液极不稳定，因此严格意义上讲没有实际价值。 化学镀镍工艺的应用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术、公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。 目前在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术，在各个工业部门得到了广泛的应用。 我国的化学镀镍工业化生产起步较晚，但近几年的发展十分迅速，不仅有大量的论文发表，还举行了全国性的化学镀会议，据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家，但这一数字在当时应是极为保守的。据推测国内目前每年的化学镀镍市场总规模应在300亿元左右，并且以每年10%～15%的速度发展。 |
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化学镀镍的质量控制与溶液维护
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| 化学镀镍层经常性的质检分为两类：验收试验和质量试验。 除按用户技术要求的试验项目和频率之外，镀层质量监控应定期进行，比如每月或每星期进行一次。验收试验项目通常包括镀层外观、厚度、公差、结合强度、孔隙率等。质量试验包括度层耐蚀性、耐磨性、合金成分、内应力、显微硬度等。不能只进行某一项试验来代表镀层质量控制，比如仅仅用测量显微硬度作为镀层质量的标志是不对的。因为化学成分相似的化学镀镍层的硬度十分相近，这只是一定程度上反映了镀层本体的固有特性；然而，相同硬度的镀层与基体的结合强度可能完全不同，镀层结合强度与工件镀前处理等诸多因素有关。同样，合金成分相似的镀层的耐蚀性也可能大相庭径，因为镀层的耐蚀性与其组织结构、孔隙率年许多性质有关。所以镀层质量的监控应该是合理组成的多项试验。 化学镀镍液中同时存在金属盐和还原剂，处在亚稳定状态，因此对镀液的日常维护对镀的使用寿命、镀层的质量控制显得尤为重要。 1. 经常测量溶液的温度，保持在操作范围内并不出现较大的波动。 2. 经常测试镀液PH值，保持在操作范围内。 3. 保证硫酸镍含量在操作范围内，不足时应及时补加，并应尽量缩短补加间隔期，减少单次添加量，或采用自动跟踪分析补加，效果更好。 4．添加的硫酸镍、次亚磷酸钠、醋酸钠必须单位分别溶解过滤后添加，最好预先配制10—20倍浓缩液进行补加。 5. 镀液经常过滤，除去镀液中的有害颗粒成分。 6. 严禁镀液长时间高温空载或严重超载，大槽应保证镀件分布均匀。 7. 镀液不使用时应设法防止落入灰尘等有害物质。 8. 经常将镀液移出，置入稀硝酸浸泡去除镀槽上的沉积物。 9. 严禁加入或带入其他有机物及重金属离子等有害杂质。 10. 车间配备记录簿，及时记录镀液的补加、PH值调整、镀件的品种、数量、面积及其他操作方面的内容并保存。 |
GB/T13913—92自催化镍-磷镀层技术要求和试验方法
ISO4527(1987),ISO/TC107自催化镍磷镀层——规范和试验方法
ASTM B656——79美国 金属上工程用自催化镀镍标准实施方法
MILC 26074B 美国 军用规范 化学镀镍层技术要求
AMS 2404A——航空材料规范 化学镀镍
AMS 2404——航空材料规范 化学镀镍，低磷
NACE T—6A—54美国 腐蚀工程师学会文件 化学镀镍层
DEF STD 03-5/1英国 材料的化学镀镍
NFA-91-105 法国 化学镀镍层特性和测试方法
DIN 50966(1987)德国 功能用化学镀镍
RAL-RG660第二部分(1984)德国 硬铬和化学镀镍层的质量保证
ONORM C2550(1987)奥地利 化学镀镍磷镀层—技术要求和测试
深圳市凯晶表面技术实验室厂家自配环保化学镀镍药水的解决方案
当前，许多从事化学镀镍生产的厂家都面临这样一个问题，即生产成本的不断提高导致企业利润不断下降，其中主要原因是加工费用降低，原材料成本上升所至。近年来化工原料的不断上涨导致化镍药水成本跟着增加，没有降价空间。许多加工企业都想自配药水，因缺乏技术资讯，在“一泡即成、铁变不锈钢”误导下，购买了一些所谓配方。实践证明这些所谓配方都是一些简单的随意组合，毫无使用价值，不能进行大规模的工业化生产。能够进行规模化工业生产的化镍药水必须具备以下条件：除耐腐蚀、内应力、结合力、硬度等镀层指标优良外，还需有很好的操控性，镀液稳定性好，光亮性与镀速随着使用周期的延长而变化不大。对温度、PH值、镍离子浓度、槽负载的要求范围宽。
深圳市凯晶表面技术实验室研发的新一代“环保化镍药水络合剂”，为厂家自配药水提供了完整的解决方案。厂家只需购买硫酸镍、次磷酸钠、乳酸、醋酸钠四种原材料，兑上络合剂就可配成商品化的A、B、C全光亮环保型化镍药水浓缩液（100克镍离子）所配药水成本低于市场价格30%以上。药水性能稳定、光亮、镀速快（25微米/小时）、周期8个循环以上，负载大1：10dm以上。
深圳市凯晶表面技术实验室
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