环保型化学镀镍

化学镀镍经过多年的不断探索与研究，近几年已发展极成熟了，化学镀镍水几乎适用于所有金属表面镀镍。如:钢铁镀镍，不锈钢镀镍，铝镀镍，铜镀镍等等，它同样适用于非金属表面镀镍。比如:陶瓷镀镍，玻璃镀镍，金刚石镀镍，碳片镀镍，塑料镀镍，树脂镀镍等等。使用范围是非常广泛的。

⑴机理

化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。化学镀镍可以选用多种还原剂，目前工业上应用最普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺，其反应机理，普遍被接受的是"原子氢理论"和"氢化物理论"。

1)原子氢理论

原子氢理论认为，溶液中的Ni2+靠还原剂次磷酸钠(NaH2P02)放出的原子态活性氢还原为金属镍，而不是H2PO2-与Ni2+直接作用。

首先是在加热条件下，次磷酸钠在催化表面上水解释放出原子氢，或由H 2PO2-催化脱氢产生原子氢，即

然后，吸附在活性金属表面上的H原子还原Ni2+为金属Ni沉积于镀件表面.同时次磷酸根被原子氢还原出磷，或发生自身氧化还原反应沉积出磷，H2的析出既可以是由H2POf水解产生，也可以是由原子态的氢结合而成。

2)氢化物理论

氢化物理论认为，次磷酸钠分解不是放出原子态氢，而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子H一)，镍离子被氢的负离子所还原。

在酸性镀液中，H2PO2-在催化表面上与水反应，

在碱性镀液中，则为

镍离子被氢负离子所还原，即氢负离子H一同时可与H20或H+反应放出氢气:同时有磷还原析出。

⑵特点

迄今为止，化学镀镍的发展已有50多年的历史。经过半个多世纪的研究开发，化学镀镍已进入发展成熟期，其现状可概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛。

用化学镀镍沉积的镀层，有一些不同于电沉积层的特性。

①以次磷酸钠为还原剂时，由于有磷析出，发生磷与镍的共沉积，所以化学镀镍层是磷呈弥散态的镍磷合金镀层，镀层中磷的质量分数为1%~l5%，控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔，耐蚀性远优于电镀镍。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时，化学镀镍层是镍硼合金镀层，硼的含量为1%~7%。只有以肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层，含镍量可达到99.5%以上。

②硬度高、耐磨性良好。电镀镍层的硬度仅为l60~180HV，而化学镀镍层的硬度一般为400~700HV，经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度，故耐磨性良好，更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。

③化学稳定性高、镀层结合力好。在大气中以及在其他介质中，化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。与通常的钢铁、铜等基体的结合良好，结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。

④由于化学镀镍层含磷(硼)量的不同及镀后热处理工艺的不同，镀镍层的物理化学特性，如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化，是其他镀种少有的。所以，化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。

传统上，化学镀作为一种表面处理方法应归属于电镀，是电镀的一个镀种。但化学镀不同于电镀，主要是因为化学镀不需要外加电源，而且操作方法与不同于电镀，其特点如下:

⑴镀层厚度均匀，化学镀液的分散程度接近100%。化学镀本身是一个自催化的氧化还原过程，只要催化基体与溶液接触到就可以施镀，几乎是基体形状的一个复制，达到仿形的程度，不会像电镀一样，出现由于电力线分布不均匀而引起的镀层厚度不均的现象。

⑵化学镀不仅可以在金属表面施镀，通过特殊的活化、敏化处理，也可以在非金属表面上进行。

⑶化学镀设备简单，不需要电源及阳极，只要在温度、pH值工艺参数合理的条件下，把待镀零件浸入在镀液中即可。

⑷化学镀的结合力、防腐性能都优于电镀。某些化学镀层还有特殊的物理化学性能。

⑸硬度高，耐磨性好，化学镀镍层热处理后硬度达Hv1100，工模具镀镍后一般寿命提高3倍以上。

⑹耐腐蚀强，化学镀镍层在酸、碱、盐、氨和海水等介质中都具有很好的耐腐蚀性，其耐腐蚀性胜于不锈钢。

化学镀包括镀镍、镀铜、镀金、镀锡等很多镀种，但应用范围最广的还是化学镀镍。与电镀镍层相比，化学镀镍层的性能有如下诸多优点[3]:

⑴利用次磷酸钠作为还原剂的化学镀镍过程得到的是Ni-P合金，控制镀层中的磷含量可以得到Ni-P非晶态结构镀层。镀层致密、孔隙率低、耐腐蚀性能均优于电镀镍。

⑵化学镀镍层的镀态硬度为450~600HV，经过合理的热处理后，可以达到1000-1100HV，在某些情况下，甚至可以代替硬铬使用。

⑶根据镀层中的含磷量，可以控制镀层为磁性或非磁性。

⑷镀层的磨擦系数低，可以达到无油润滑的状态，润滑性与抗金属磨损性方面也优于电镀。

⑸低磷镀层具有良好的可焊性。

当然，与很多技术一样，化学镀镍自身也存在很多缺点:

⑴与电镀镍相比，镀液的组成复杂，某些原材料要求较为苛刻。

⑵化学镀的操作比较麻烦，镀覆中必须进行不断进行分析补加，调整pH。

⑶化学镀溶液本身是一个热力学不稳定体系，容易发生分解等事故。

⑷对比电镀，化学镀的镀速慢，大多化学镀的镀速在10-30μm/h之间。

⑸很多化学镀的工作温度都在90℃左右，维持这个温度也要消耗大量能源。

⑹化学镀层的装饰性不如电镀，光亮性不足。

化学镀镍以它优良的镀层性能，如硬度高，耐磨性和耐蚀性都很优异，越来越为生产厂家所接受。以中磷化学镀层为例，其镀层性能如下:

化学镀镍的技术特性及作用:

1、耐腐蚀性强:该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于1cr18Ni9Ti不锈钢。

2、耐磨性好:由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性。因此，摩擦系数小，非粘着性好，耐磨性能高，在润滑情况下，可替代硬铬使用。

3、光泽度高:催化后的镀件表面光泽度为LZ或▽8-10可与不锈钢制品媲美，呈白亮不锈钢颜色。工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光。

4、表面硬度高:经本技术处理后，金属表面硬度可提高一倍以上，在钢铁及铜表面可达Hv570。镀层经热处理后硬度达Hv1000，工模具镀膜后一般寿命提高3倍以上。

5、结合强度大:本技术处理后的合金层与金属基件结合强度增大，一般在350-400Mpa条件下不起皮、不脱落、无气泡，与铝的结合强度可达102-241Mpa。

6、仿型性好:在尖角或边缘突出部分，没有过份明显的增厚，即有很好的仿型性，镀后不需磨削加工，沉积层的厚度和成份均匀。

7、工艺技术高适应性强:在盲孔、深孔、管件、拐角、缝隙的内表面可得到均匀镀层，所以无论您的产品结构有多么复杂，本技术处理起来均能得心应手，绝无漏镀之处。8、低电阻，可焊性好。

9、耐高温:该催化合金层熔点为850-890度。