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化學(xué)鍍鎳
化學(xué)鍍中發(fā)展最快的一種
定義
化學(xué)鍍又稱為無電解鍍（Electroless plating），也可以稱為自催化電鍍（Autocatalytic plating）。具體過程是指：在一定條件下，水溶液中的金屬離子被還原劑還原，并且沉淀到固態(tài)基體表面上的過程。ASTM B374（ASTM，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會）中定義為Autocatalytic plating is “deposition of a metallic coating by a controlled chemical reduction that is catalyzed by the metal or alloy being deposited”。這一過程與置換鍍不同，其鍍層是可以不斷增厚的，且施鍍金屬本身也具有催化能力。
原理
解釋
科研
化學(xué)鍍鎳經(jīng)過多年的不斷探索與研究，近幾年已發(fā)展極成熟了，化學(xué)鍍鎳水幾乎適用于所有金屬表面鍍鎳。如：鋼鐵鍍鎳，不銹鋼鍍鎳，鋁鍍鎳，銅鍍鎳等等，它同樣適用于非金屬表面鍍鎳。比如：陶瓷鍍鎳，玻璃鍍鎳，金剛石鍍鎳，碳片鍍鎳，塑料鍍鎳，樹脂鍍鎳等等。使用范圍是非常廣泛的。
發(fā)展史
化學(xué)鍍鎳的歷史與電鍍相比，比較短暫，在國外其真正應(yīng)用到工業(yè)僅僅是70年代末80年代初的事。 1844年，A.Wurtz發(fā)現(xiàn)金屬鎳可以從金屬鎳鹽的水溶液中被次磷酸鹽還原而沉積出來?；瘜W(xué)鍍鎳技術(shù)的真正發(fā)現(xiàn)并使它應(yīng)用至今是在1944年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的A.Brenner和G.Riddell的發(fā)現(xiàn)，弄清楚了形成涂層的催化特性，發(fā)現(xiàn)了沉積非粉末狀鎳的方法，使化學(xué)鍍鎳技術(shù)工業(yè)應(yīng)用有了可能性。但那時(shí)的化學(xué)鍍鎳溶液極不穩(wěn)定，因此嚴(yán)格意義上講沒有實(shí)際價(jià)值?；瘜W(xué)鍍鎳工藝的應(yīng)用比實(shí)驗(yàn)室研究成果晚了近十年。第二次世界大戰(zhàn)以后，美國通用運(yùn)輸公司對這種工藝發(fā)生了興趣，他們想在運(yùn)輸燒堿筒的內(nèi)表面鍍鎳，而普通的電鍍方法無法實(shí)現(xiàn)，五年后他們研究了發(fā)展了化學(xué)鍍鎳磷合金的技術(shù)、公布了許多專利。1955年造成了他們的第一條試驗(yàn)生產(chǎn)線，并制成了商業(yè)性有用的化學(xué)鍍鎳溶液，這種化學(xué)鍍鎳溶液的商業(yè)名稱為“Kanigen”。在國外，特別是美國、日本、德國化學(xué)鍍鎳已經(jīng)成為十分成熟的高新技術(shù)，在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。
中國的化學(xué)鍍鎳工業(yè)化生產(chǎn)起步較晚，但近幾年的發(fā)展十分迅速，不僅有大量的論文發(fā)表，還舉行了全國性的化學(xué)鍍會議，據(jù)第五屆化學(xué)鍍年會發(fā)表文章的統(tǒng)計(jì)就已經(jīng)有300多家廠家，但這一數(shù)字在當(dāng)時(shí)應(yīng)是極為保守的。據(jù)推測國內(nèi)每年的化學(xué)鍍鎳市場總規(guī)模應(yīng)在300億元左右，并且以每年10%～15%的速度發(fā)展。
分類
所有化學(xué)沉積法可以分成三類（廣義分類）：
置換鍍
⒈置換鍍（離子交換或電荷交換沉積）：一種金屬浸在第二種金屬的金屬鹽溶液中，第一種金屬的表面上發(fā)生局部溶解，同時(shí)在其表面自發(fā)沉積上第二種金屬。在離子交換情況下，基底金屬本身就是還原劑；使用最廣泛的基底金屬（Me1）是銅、鐵和鎳，而用得最多的鍍層金屬（Me2）則是金和銅。如將一只鐵釘浸在硫酸銅溶液中，鐵釘上就鍍上薄薄一層銅。但它的實(shí)際應(yīng)用是有限的，因?yàn)榛捉饘俚谋砻嬉坏┍蝗芤褐械慕饘伲∕e2）覆蓋，過程馬上停止。所以其最大厚度是很小的，而且結(jié)合力沒有真正的化學(xué)鍍那么好。由于鍍層質(zhì)量差，厚度有限，所以應(yīng)用非常有限。
接觸鍍
⒉接觸鍍：將欲鍍的金屬與另一種金屬或另一塊相同金屬接觸，并沉浸在沉積金屬的鹽溶液中的沉積法；當(dāng)欲鍍的導(dǎo)電基底表面與比溶液中待沉積的金屬更為活潑的金屬接觸時(shí)，便構(gòu)成接觸沉積。在基底和接觸金屬之間形成了原電池對，其中接觸金屬是陽極，發(fā)生溶解，而欲鍍基底起陰極的作用，金屬便沉積到它的上面。此法與電沉積反應(yīng)相同，所不同的是電流來自化學(xué)反應(yīng)，而不是由外電源提供。此法幾乎沒有實(shí)用意義，但是，它對在無催化活性基底上引發(fā)化學(xué)沉積，起到“反應(yīng)起動劑”的作用上，具有重要意義。
真化學(xué)鍍
⒊真正的化學(xué)鍍：從含有還原劑的溶液中沉積金屬。下面我們所提的化學(xué)；鍍鎳即為此種。
（二）化學(xué)鍍鎳的分類：
⒈按鍍液的PH值分類：有酸性、中性和堿性三類。
⒉按沉積溫度分類：有低溫、中溫、高溫三類。
⒊按合金成分分類：有低磷、中磷和高磷三類。
⒋按所用還原劑分類：有Ni-P、Ni-B等。
廢液處理
鎳離子
有機(jī)酸
為提高鍍層的質(zhì)量、鍍液的穩(wěn)定性及金屬鎳的沉積速度，化學(xué)鍍鎳液中都添加各種絡(luò)合劑。若廢液中含有蘋果酸、酒石酸和檸檬酸等絡(luò)合劑時(shí)，可使用CaO調(diào)節(jié)廢液的pH值，使這些有機(jī)酸生成相應(yīng)的鈣鹽沉淀除去，由于蘋果酸鈣的溶解度比較大，除了采用鈣鹽法以外，還要利用進(jìn)一步提高pH值的方法，使廢液的沉淀量增加，促使蘋果酸根生成鈣鹽沉淀物除去；而酒石酸鈣的溶解度較小，在pH值為8左右時(shí)，將有95%的酒石酸根被除去；和酒石酸鈣一樣，檸檬酸鈣的溶解度也很小，在pH值8左右時(shí)，將有98%的檸檬酸根被除去。
次磷亞磷
鍍鎳廢液中含有大量的次磷酸鹽和其被氧化的產(chǎn)物亞磷酸鹽，由于次磷酸鈣的溶解度較大，采用CaO沉淀法不能有效的除去次磷酸鹽，但在除去鎳離子時(shí)加入的CaO會使廢液的pH值增加，此時(shí)若提高廢液的溫度，溶液中的次磷酸根可將鎳離子及其他重金屬離子還原，次磷酸根被氧化成亞磷酸根。若廢液中含有較多的次磷酸根，可添加適當(dāng)?shù)难趸瘎ㄈ绺咤i酸鉀，雙氧水等）除去。當(dāng)廢液的pH值在7左右時(shí)，亞磷酸鈣的溶解度將急劇下降，試驗(yàn)表明，在pH值為5．5～7時(shí)，鍍液中亞磷酸鹽的除去率在95%以上。對于未除去的亞磷酸鹽可以采用鎢酸鈉作為催化劑，利用雙氧水將亞磷酸鹽氧化為磷酸鹽的方法；或直接利用高錳酸鉀作為氧化劑將多余的次磷酸鹽及亞磷酸鹽氧化為磷酸鹽。在含有磷酸鹽的廢液中加入CaO，調(diào)節(jié)廢液的pH值在9．5以上，磷酸鈣的溶解度較小，生成的沉淀物很容易過濾除去。這時(shí)廢液中磷含量可降低至2～7mg/L，達(dá)到廢水排放的要求。
其他處理
若化學(xué)鍍鎳廢液中的鎳及大部分有機(jī)酸被沉淀除去后，廢液中的COD達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，廢液還需要進(jìn)行深度處理，在pH值大于9的條件下，通入氯氣，此時(shí)Cl2主要以CLO-的形式存在，具有較強(qiáng)的氧化能力，若在廢液中加入少量的銅離子作為催化劑時(shí)，廢液可以得到深度處理，COD很容易降低到（100mg/L)直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)有機(jī)酸可以氧化為CO2和水，次磷酸鹽和亞磷酸鹽也容易氧化為磷酸鹽，磷酸鹽容易發(fā)生沉淀反應(yīng)而除去。
性能特點(diǎn)
機(jī)理特點(diǎn)
⑴機(jī)理
化學(xué)鍍鎳是用還原劑把溶液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的表面上?；瘜W(xué)鍍鎳可以選用多種還原劑，目前工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳工藝，其反應(yīng)機(jī)理，普遍被接受的是“原子氫理論”和“氫化物理論”。
1）原子氫理論
首先是在加熱條件下，次磷酸鈉在催化表面上水解釋放出原子氫，或由H 2PO2-催化脫氫產(chǎn)生原子氫，即
然后，吸附在活性金屬表面上的H原子還原Ni2+為金屬Ni沉積于鍍件表面．同時(shí)次磷酸根被原子氫還原出磷，或發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)沉積出磷，H2的析出既可以是由H2POf水解產(chǎn)生，也可以是由原子態(tài)的氫結(jié)合而成。
2）氫化物理論
氫化物理論認(rèn)為，次磷酸鈉分解不是放出原子態(tài)氫，而是放出還原能力更強(qiáng)的氫化物離子（氫的負(fù)離子H一），鎳離子被氫的負(fù)離子所還原。
在酸性鍍液中，H2PO2-在催化表面上與水反應(yīng)，
在堿性鍍液中，則為
⑵特點(diǎn)
迄今為止，化學(xué)鍍鎳的發(fā)展已有50多年的歷史。經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究開發(fā)，化學(xué)鍍鎳已進(jìn)入發(fā)展成熟期，其現(xiàn)狀可概括為：技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、功能多樣、用途廣泛。
用化學(xué)鍍鎳沉積的鍍層，有一些不同于電沉積層的特性。
①以次磷酸鈉為還原劑時(shí)，由于有磷析出，發(fā)生磷與鎳的共沉積，所以化學(xué)鍍鎳層是磷呈彌散態(tài)的鎳磷合金鍍層，鍍層中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～l5%，控制磷含量得到的鎳磷鍍層致密、無孔，耐蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于電鍍鎳。以硼氫化物或氨基硼烷為還原劑時(shí)，化學(xué)鍍鎳層是鎳硼合金鍍層，硼的含量為1%～7%。只有以肼作還原劑得到的鍍層才是純鎳層，含鎳量可達(dá)到99．5%以上。
②硬度高、耐磨性良好。電鍍鎳層的硬度僅為l60～180HV，而化學(xué)鍍鎳層的硬度一般為400～700HV，經(jīng)適當(dāng)熱處理后還可進(jìn)一步提高到接近甚至超過鉻鍍層的硬度，故耐磨性良好，更難得的是化學(xué)鍍鎳層兼?zhèn)淞肆己玫哪臀g與耐磨性能。
③化學(xué)穩(wěn)定性高、鍍層結(jié)合力好。在大氣中以及在其他介質(zhì)中，化學(xué)鍍鎳層的化學(xué)穩(wěn)定性高于電鍍鎳層的化學(xué)穩(wěn)定性。與通常的鋼鐵、銅等基體的結(jié)合良好，結(jié)合力不低于電鍍鎳層和基體的結(jié)合力。
④由于化學(xué)鍍鎳層含磷（硼）量的不同及鍍后熱處理工藝的不同，鍍鎳層的物理化學(xué)特性，如硬度、抗蝕性能、耐磨性能、電磁性能等具有豐富多彩的變化，是其他鍍種少有的。所以，化學(xué)鍍鎳的工業(yè)應(yīng)用及工藝設(shè)計(jì)具有多樣性和專用性的特點(diǎn)。
物理特征
傳統(tǒng)上，化學(xué)鍍作為一種表面處理方法應(yīng)歸屬于電鍍，是電鍍的一個鍍種。但化學(xué)鍍不同于電鍍，主要是因?yàn)榛瘜W(xué)鍍不需要外加電源，而且操作方法與不同于電鍍，其特點(diǎn)如下：
⑴鍍層厚度均勻，化學(xué)鍍液的分散程度接近100%?；瘜W(xué)鍍本身是一個自催化的氧化還原過程，只要催化基體與溶液接觸到就可以施鍍，幾乎是基體形狀的一個復(fù)制，達(dá)到仿形的程度，不會像電鍍一樣，出現(xiàn)由于電力線分布不均勻而引起的鍍層厚度不均的現(xiàn)象。
⑶化學(xué)鍍設(shè)備簡單，不需要電源及陽極，只要在溫度、pH值工藝參數(shù)合理的條件下，把待鍍零件浸入在鍍液中即可。
⑷化學(xué)鍍的結(jié)合力、防腐性能都優(yōu)于電鍍。某些化學(xué)鍍層還有特殊的物理化學(xué)性能。
⑹耐腐蝕強(qiáng)，化學(xué)鍍鎳層在酸、堿、鹽、氨和海水等介質(zhì)中都具有很好的耐腐蝕性，其耐腐蝕性勝于不銹鋼。
化學(xué)鍍包括鍍鎳、鍍銅、鍍金、鍍錫等很多鍍種，但應(yīng)用范圍最廣的還是化學(xué)鍍鎳。與電鍍鎳層相比，化學(xué)鍍鎳層的性能有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：
⑴利用次磷酸鈉作為還原劑的化學(xué)鍍鎳過程得到的是Ni-P合金，控制鍍層中的磷含量可以得到Ni-P非晶態(tài)結(jié)構(gòu)鍍層。鍍層致密、孔隙率低、耐腐蝕性能均優(yōu)于電鍍鎳。
⑵化學(xué)鍍鎳層的鍍態(tài)硬度為450~600HV，經(jīng)過合理的熱處理后，可以達(dá)到1000-1100HV，在某些情況下，甚至可以代替硬鉻使用。
⑶根據(jù)鍍層中的含磷量，可以控制鍍層為磁性或非磁性。
⑸低磷鍍層具有良好的可焊性。
當(dāng)然，與很多技術(shù)一樣，化學(xué)鍍鎳自身也存在很多缺點(diǎn)：
⑴與電鍍鎳相比，鍍液的組成復(fù)雜，某些原材料要求較為苛刻。
⑵化學(xué)鍍的操作比較麻煩，鍍覆中必須不斷進(jìn)行分析補(bǔ)加，調(diào)整pH。
⑶化學(xué)鍍?nèi)芤罕旧硎且粋€熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，容易發(fā)生分解等事故。
⑷對比電鍍，化學(xué)鍍的鍍速慢，大多化學(xué)鍍的鍍速在10-30μm/h之間。
⑸很多化學(xué)鍍的工作溫度都在90℃左右，維持這個溫度也要消耗大量能源。
⑹化學(xué)鍍層的裝飾性不如電鍍，光亮性不足。
鍍層性能
化學(xué)鍍鎳以它優(yōu)良的鍍層性能，如硬度高，耐磨性和耐蝕性都很優(yōu)異，越來越為生產(chǎn)廠家所接受。以中磷化學(xué)鍍層為例，其鍍層性能如下：
含磷量[ω(P)] | 6%～9% |
顯微結(jié)構(gòu) | 非晶態(tài)Ni-P合金，非磁性 |
熔點(diǎn) | 860～880℃ |
硬度 | 鍍態(tài)為450～550HV(45～48HRC) 熱處理后為950～1050HV |
結(jié)合力 | 鋼或鋁上結(jié)合強(qiáng)度為400MPa以上，大大高于電鍍鎳、鉻 |
內(nèi)應(yīng)力 | 鋼上內(nèi)應(yīng)力低于7MPa |
展開表格
化學(xué)鍍鎳的技術(shù)特性及作用:
1、耐腐蝕性強(qiáng)：該工藝處理后的金屬表面為非晶態(tài)鍍層，抗腐蝕性特別優(yōu)良，經(jīng)硫酸、鹽酸、燒堿、鹽水同比試驗(yàn)，其腐蝕速率低于1cr18Ni9Ti不銹鋼。
2、耐磨性好：由于催化處理后的表面為非晶態(tài)，即處于基本平面狀態(tài)，有自潤滑性。因此，摩擦系數(shù)小，非粘著性好，耐磨性能高，在潤滑情況下，可替代硬鉻使用。
3、光澤度高：催化后的鍍件表面光澤度為LZ或▽8-10可與不銹鋼制品媲美，呈白亮不銹鋼顏色。工件鍍膜后，表面光潔度不受影響，無需再加工和拋光。
4、表面硬度高：經(jīng)本技術(shù)處理后，金屬表面硬度可提高一倍以上，在鋼鐵及銅表面可達(dá)Hv570。鍍層經(jīng)熱處理后硬度達(dá)Hv1000，工模具鍍膜后一般壽命提高3倍以上。
5、結(jié)合強(qiáng)度大：本技術(shù)處理后的合金層與金屬基件結(jié)合強(qiáng)度增大，一般在350-400Mpa條件下不起皮、不脫落、無氣泡，與鋁的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)102-241Mpa。
6、仿型性好：在尖角或邊緣突出部分，沒有過份明顯的增厚，即有很好的仿型性，鍍后不需磨削加工，沉積層的厚度和成份均勻。
7、工藝技術(shù)高適應(yīng)性強(qiáng)：在盲孔、深孔、管件、拐角、縫隙的內(nèi)表面可得到均勻鍍層，所以無論您的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有多么復(fù)雜，本技術(shù)處理起來均能得心應(yīng)手，絕無漏鍍之處。
8、低電阻，可焊性好。
9、耐高溫：該催化合金層熔點(diǎn)為850-890度。
應(yīng)用發(fā)展
由于化學(xué)鍍鎳層具有優(yōu)秀的均勻性、硬度、耐磨和耐蝕性等綜合物理化學(xué)性能，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，幾乎難以找到一個工業(yè)不采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)。據(jù)報(bào)道，化學(xué)鍍鎳在各個工業(yè)中應(yīng)用的比例大致如下：航空航天工業(yè)：9%，汽車工業(yè)：5%，電子計(jì)算機(jī)工業(yè)：15%，食品工業(yè)：5%，機(jī)械工業(yè)：15%，核工業(yè)：2%，石油工業(yè)：10%，塑料工業(yè)：5%，電力輸送工業(yè)：3%，印刷工業(yè)：3%，泵制造業(yè)：5%，閥門制造業(yè)：17%，其他：6%。世界工業(yè)化國家的化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用經(jīng)歷了80年代空前的發(fā)展，平均年凈增速率高達(dá)10%～15%；預(yù)計(jì)化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用將會持續(xù)發(fā)展，平均年凈值速率將降低至6%左右，而進(jìn)入發(fā)展成熟期。在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的東亞和東南地區(qū)，包括中國在內(nèi)，化學(xué)鍍應(yīng)用正在上升階段，預(yù)期仍將保持空前的高速發(fā)展。
航空航天
航空航天工業(yè)為化學(xué)鍍鎳的使用大戶之一，比較突出的應(yīng)用實(shí)例是：美國俄克拉荷馬航空后勤中心，自1979年以來，以及西北航空公司自1983年以來均采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)修復(fù)飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件。普拉特－惠特尼公司的JT8D噴氣發(fā)動機(jī)雖已經(jīng)停產(chǎn)，可是迄今仍有上千臺這種發(fā)動機(jī)在波音727和麥道DC-9飛機(jī)上使用，原因是：一種高磷，壓應(yīng)力的化學(xué)鍍鎳技術(shù)用于修復(fù)JT8D六種型號的噴氣發(fā)動機(jī)的葉輪，確保了這種發(fā)動機(jī)的重新使用。在航空發(fā)動機(jī)的渦輪機(jī)或壓縮機(jī)的葉片上，通常鎳磷合金化學(xué)鍍厚為25～75um，以防止燃?xì)飧g，其疲勞強(qiáng)度的降低比電鍍鉻少25%。俄克拉荷馬航空后勤中心采用超厚層化學(xué)鍍鎳修復(fù)飛機(jī)零件，鍍厚達(dá)275～750um。原采用電鍍工藝時(shí)的返工率達(dá)50%，采用化學(xué)鍍鎳后合格率達(dá)90%以上，可見取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。飛機(jī)上的輔助發(fā)電機(jī)（APU）經(jīng)化學(xué)鍍鎳后，其壽命提高3～4倍。重達(dá)8.2噸的渦輪發(fā)動機(jī)的主軸承面經(jīng)化學(xué)鍍鎳100um，以防止開機(jī)和停機(jī)所引起的振動損壞。
為減輕重量，航空工業(yè)大量使用鋁合金件，經(jīng)化學(xué)鍍鎳表面強(qiáng)化后不僅耐蝕、耐磨，而且可焊，如沖程發(fā)動機(jī)的活塞頭經(jīng)化學(xué)鍍鎳后提高了使用壽命。其他還有鈦合金件、鈹合金件均采用低應(yīng)力和壓應(yīng)力的化學(xué)鍍鎳表面保護(hù)等措施。
鎳+鉈+硼三元合金化學(xué)鍍（NTB）被指定為普拉特－惠特尼噴氣發(fā)動機(jī)上160多種零件的表面強(qiáng)化工藝，以抗擦傷和微動磨損，例如：NTB化學(xué)鍍用于噴氣發(fā)動機(jī)主軸密封。美國空軍要求發(fā)動機(jī)制造商提供具有4000次戰(zhàn)術(shù)周期，此時(shí)磨損量達(dá)0.178mm，如此必須拆卸重修，經(jīng)NTB化學(xué)鍍后主軸密封面磨損顯著降低，經(jīng)4000次戰(zhàn)術(shù)周期后的磨損量約為0.008mm。
宇航系統(tǒng)廣泛使用著金屬光鏡，其基體為強(qiáng)度高、重量輕的鈹或鋁，經(jīng)專用化學(xué)鍍鎳表面強(qiáng)化，這種含磷量為12.2%～12.7%的化學(xué)鍍鎳可拋光至9，如此高的精度在需要低慣性的宇宙空間里，有著卓越的性能。
中國的化學(xué)鍍工業(yè)雖然起步較晚，但自九十年代以來經(jīng)過各科研單位的不懈努力，現(xiàn)已擁有成熟的工藝和經(jīng)驗(yàn)，在中國洛陽已建成飛機(jī)零件化學(xué)鍍鎳加工流水線。
汽車工業(yè)
解決使用乙醇、汽油混合燃料問題是汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢之一，使用混合燃料，除性能問題之外，還產(chǎn)生了燃油系統(tǒng)的腐蝕問題。在巴西，使用乙醇作為燃料，應(yīng)用化學(xué)鍍鎳技術(shù)保護(hù)鋅壓鑄件，如汽化器免遭腐蝕已成為工藝規(guī)范。在美國，當(dāng)廣泛用甲醇或甲醇和汽油混合燃料時(shí)，汽車工業(yè)勢必應(yīng)用化學(xué)鍍鎳作為汽化器、燃油泵送系統(tǒng)的表面保護(hù)手段。
差速器行星齒輪是汽車的一個重要零件，鍍上25um厚的化學(xué)鍍鎳層以提高耐磨性，有的汽車制造廠在軸上采用聚四氟乙烯復(fù)合化學(xué)鍍鎳層工藝，這種復(fù)合鍍層既有一定的硬度，又兼有好的潤滑性能，提高了軸的使用壽命。
汽車工業(yè)利用化學(xué)鍍鎳層非常均勻的優(yōu)點(diǎn)，在形狀復(fù)雜的零件上，如齒輪、散熱器和噴油嘴上采用化學(xué)鍍工藝保護(hù)。鍍上10um左右的化學(xué)鍍鎳層的鋁質(zhì)散熱器具有良好的釬焊性。齒輪上化學(xué)鍍后尺寸誤差十分容易地保持在±0.3～0.5um。而如果采用電鍍工藝，則必須鍍后還要進(jìn)行機(jī)加工才能達(dá)到合格的工差范圍。用在噴油器上的化學(xué)鍍鎳層，可以提供良好的抗燃油腐蝕和磨損性能。通常，燃油腐蝕和磨損會導(dǎo)致噴油孔的擴(kuò)大，因此噴油量增大，使汽車發(fā)動機(jī)的馬力超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，加快發(fā)動機(jī)的損壞。化學(xué)鍍鎳層可以有效地防止噴油器的腐蝕、磨損，提高發(fā)動機(jī)的可靠性和使用壽命。
化學(xué)工業(yè)
化學(xué)工業(yè)應(yīng)用研究化學(xué)鍍鎳技術(shù)代替昂貴的耐蝕合金以解決腐蝕問題，以便改進(jìn)化學(xué)產(chǎn)品的純度，保護(hù)環(huán)境，提高操作安全性和生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)目煽啃裕瑥亩@得更有利的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競爭能力。
化學(xué)鍍廣泛地應(yīng)用于大型反應(yīng)容器的內(nèi)壁保護(hù)。當(dāng)初非常引人關(guān)注的應(yīng)用實(shí)例是：1955年美國通用運(yùn)輸公司（GATX）采用化學(xué)鍍保護(hù)槽車內(nèi)壁，防止苛性堿的腐蝕。如今，化學(xué)鍍鎳技術(shù)已經(jīng)獲得長足的進(jìn)步，能夠在多種化工腐蝕環(huán)境下提供可靠的保護(hù)。
應(yīng)用化學(xué)鍍鎳最為量大面廣的是閥門制造業(yè)。鋼鐵制造的球閥、閘閥、旋閥、止逆閥和蝶閥等等，經(jīng)高磷化學(xué)鍍鎳25～75um，可提高耐腐蝕性和使用壽命。化工用泵化學(xué)鍍鎳的效果也同樣顯著。在苛性堿腐蝕條件下工作的閥門，應(yīng)采用鍍層含磷量1%～2%的低磷化學(xué)鍍鎳。因?yàn)樵诳列詨A腐蝕條件下，低磷化學(xué)鍍鎳層的年腐蝕速率約為2.5um，優(yōu)于中磷或高磷化學(xué)鍍鎳層?；瘜W(xué)鍍鎳層在強(qiáng)氧化性酸，如濃硝酸、濃硫酸等介質(zhì)中不耐蝕。盡管在鹽酸中的腐蝕速率低于奧氏體不銹鋼，耐蝕性仍然是不夠的。因此，對于上述強(qiáng)酸介質(zhì)，或者可能水解生成上述強(qiáng)酸的介質(zhì)中，不適于使用化學(xué)鍍鎳層。碳鋼緊固件鍍上25～50um厚的高磷化學(xué)鍍鎳層，代替不銹鋼緊固件，既克服了奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂問題，又節(jié)省了大量費(fèi)用。生產(chǎn)低密度聚乙烯的壓力容器內(nèi)壁25um，以防止鐵污染和因此所造成的聚乙烯變色。如果采用不銹鋼建造，其價(jià)格大約是化學(xué)鍍方法的兩倍。
石油和天然氣是化學(xué)鍍鎳的重要市場之一，油田采油和輸油管道設(shè)備廣泛地采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)。典型的石油和天然氣工業(yè)腐蝕環(huán)境為井下鹽水、二氧化碳、硫化氫，溫度高達(dá)170～200℃，并伴有泥沙和其他磨粒沖蝕等等，腐蝕環(huán)境相當(dāng)惡劣。低碳鋼油氣管道在如此苛刻的條件下，僅有2～3個月的壽命。經(jīng)過50～100um厚的高磷化學(xué)鍍鎳層保護(hù)之后，其腐蝕速率降低到與哈氏合金相當(dāng)?shù)某潭取？紤]到耐蝕合金價(jià)格昂貴，從性能價(jià)格比上講，碳鋼管道采用化學(xué)鍍鎳保護(hù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能最好。
泵殼、葉輪和出口管道等油氣用泵零件，根據(jù)腐蝕環(huán)境不同，經(jīng)化學(xué)鍍鎳鍍厚25～75um不等，防腐蝕效果優(yōu)良。抽油泵化學(xué)鍍鎳是一種理想的應(yīng)用實(shí)例：在西得克薩斯油田，經(jīng)化學(xué)鍍鎳保護(hù)的抽油泵，壽命長達(dá)4年以上，同樣末加保護(hù)的抽油泵的壽命不超過6個月?；瘜W(xué)鍍鎳層耐蝕耐磨，而且由于化學(xué)鍍鎳層的高度均勻性，可以使抽油泵筒制成整體件，從而顯著地提高了抽油泵品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。在油田，高磷化學(xué)鍍鎳亦廣泛地應(yīng)用于油水分離裝置的加熱器表面以防腐蝕，鍍厚通常為25～75um。集油和輸油裝置的閥門、管接頭、管箍等亦采用化學(xué)鍍鎳保護(hù)。
食品加工業(yè)
食品加工業(yè)為應(yīng)用化學(xué)鍍鎳提供了一個巨大的潛在市場；之所以稱之為潛在的市場，是因?yàn)榛瘜W(xué)鍍鎳在食品工業(yè)的廣泛應(yīng)用中存在著障礙。比如在美國，F(xiàn)DA（美國食品和藥物管理署）對于化學(xué)鍍鎳在食品工業(yè)中的應(yīng)用尚末制訂出法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)；通常，對于化學(xué)鍍鎳層在應(yīng)用于直接與食品接觸的情況，F(xiàn)DA采取個案處理的方式予以批準(zhǔn)。究其原因，主要是因?yàn)榻?jīng)典的化學(xué)鍍液配方中含有毒的鉛、鎘等重金屬離子作為穩(wěn)定劑的緣故。然而，許多現(xiàn)代的化學(xué)鍍鎳溶液中已經(jīng)不使用重金屬離子作穩(wěn)定劑了；顯然，這個障礙遲早將會被拆除。食品包裝機(jī)械中不與食品直接接觸的零件，如：軸承、輥筒、傳送帶、液壓系統(tǒng)和齒輪等為化學(xué)鍍鎳在食品工業(yè)中的典型應(yīng)用。
在食品加工過程中，會涉及鹽水、亞硝酸鹽、檸檬酸、醋酸、天然木材的煙薰，揮發(fā)性有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)等問題；食品加工溫度范圍為60～200，生產(chǎn)環(huán)境中相對濕度很高；在這樣的條件下，食品加工設(shè)備存在著金屬腐蝕、疲勞和磨損等問題。對于接觸食品的金屬表面，傳統(tǒng)的保護(hù)方式是電鍍硬鉻；可是，在含氯離子酸性介質(zhì)中，鍍鉻層的耐蝕年并不好；然而，化學(xué)鍍鎳在均鍍能力、高耐蝕性、防粘、脫模性等方面具有明顯的優(yōu)勢。揉面機(jī)上與食品接觸的零件采用的化學(xué)鍍鎳就是應(yīng)用成功的實(shí)例之一；其他在食品充氣裝罐機(jī)、螺桿送料機(jī)、拌料鍋、食品模具、烤盤、干燥箱，面包保溫爐等食品機(jī)械上越多地采用了化學(xué)鍍鎳。
采礦工業(yè)
礦井頂板支撐系統(tǒng)中，常用電鍍硬鉻作為液壓支柱的防腐蝕耐磨損保護(hù)層。然而，由于硬鉻表面裂紋、多孔，使用中經(jīng)常因?yàn)楦g嚴(yán)重以致液壓支柱被咬死而無法動作。高壓液壓缸的這種問題更加嚴(yán)重。在高壓工作下，鍍層受到拉伸，使得高內(nèi)應(yīng)力的硬鉻層的裂紋進(jìn)一步加劇。這種情況下，采用25um厚的壓應(yīng)力的高磷化學(xué)鍍鎳層做保護(hù)，當(dāng)液壓支柱受高壓拉伸時(shí)，化學(xué)鍍鎳層不會產(chǎn)生裂紋，并能夠經(jīng)受住地下煤礦環(huán)境的腐蝕與磨損。
軍事工業(yè)
化學(xué)鍍鎳技術(shù)在軍事上得到廣泛的應(yīng)用，突出的例子如航空母艦上飛機(jī)彈射機(jī)罩和軌道的化學(xué)鍍鎳保護(hù)。彈射機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣，飛機(jī)發(fā)動時(shí)的高溫氣流沖刷軌道，彈射時(shí)的巨大的作用力，海洋氣候條件的腐蝕，使得彈射系統(tǒng)僅能使用6～12個月?，F(xiàn)采用的表面處理工藝是：正確前處理后的彈射機(jī)罩，在電鍍鎳后，化學(xué)鍍鎳100um，然后再電鍍鎘12.5um，并經(jīng)鉻酸鈍化。這樣的復(fù)合涂覆保護(hù)層，具有很好的耐磨和抗微振磨損性能，彈射系統(tǒng)的使用壽命可延長至14～18年，即增加18倍。
軍用車輛的耳軸多年來一直采用化學(xué)鍍鎳層保護(hù)，防止道路泥漿和鹽水的腐蝕和磨損。
電子計(jì)算機(jī)
化學(xué)鍍鎳在電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)中應(yīng)用得最廣，幾乎涉及到每一種化學(xué)鍍鎳技術(shù)和工藝。許多新的化學(xué)鍍鎳工藝和材料正是根據(jù)電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展的需要而研制開發(fā)出來的。在技術(shù)性能方面，除要求耐蝕耐磨之外，還具有可焊接、防擴(kuò)散性、電性能和磁性能等要求。
有的國家已經(jīng)建立法規(guī)：電子設(shè)備必須進(jìn)行屏蔽以防止電磁和射頻干擾。電子設(shè)備的塑料外殼上鍍銅，然后化學(xué)鍍鎳，這樣的雙金屬結(jié)構(gòu)覆層，被公認(rèn)為是最有效的屏蔽方式之一?；瘜W(xué)鍍鎳是計(jì)算機(jī)薄膜硬磁盤制造中的關(guān)鍵步驟之一。主要是在經(jīng)過精細(xì)加工的5086鎂鋁表面鍍12.5um厚的鎳磷合金層，為后續(xù)的真空濺射磁記錄薄膜做預(yù)備?；瘜W(xué)鍍鎳層含磷量為12%wt（原子百分比約20.5%）。鍍層必須是低應(yīng)力且為壓應(yīng)力。經(jīng)250℃或300℃加熱1h，此時(shí)仍保持非磁性，即剩磁小于0.1×10－4T。鍍層必須均勻、光滑，表面上的任何缺陷和突起不得超過0.025um。因?yàn)榧夹g(shù)要求高所以必須使用高質(zhì)量高清潔度的專用化學(xué)鍍液、全自動的施鍍控制設(shè)備和高清潔度的車間環(huán)境。計(jì)算機(jī)薄膜硬磁盤化學(xué)鍍鎳是高技術(shù)化學(xué)鍍鎳的典型代表，占有相當(dāng)重要的市場份額。
化學(xué)鍍鎳技術(shù)在微電子器件制造業(yè)中應(yīng)用的增長十分迅速。據(jù)報(bào)導(dǎo)施樂公司在超大規(guī)模集成電路多層芯片的互連和導(dǎo)通孔（via-hole）的充填整平化工藝中，采用了選擇性的鎳磷合金化學(xué)鍍技術(shù)；其產(chǎn)品均通過了抗剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、高低溫循環(huán)和各項(xiàng)電性能的試驗(yàn)。實(shí)踐說明，化學(xué)鍍鎳技術(shù)的應(yīng)用提高了微電子器件制造工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的可靠性。
其他工業(yè)
注塑機(jī)、壓鑄模等多種型模是機(jī)械、輕工行業(yè)量大面廣的產(chǎn)品。由于模具幾何形狀復(fù)雜，當(dāng)采用電鍍方法對模具表面進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，為了使各個面都能夠鍍上，必須設(shè)計(jì)安裝復(fù)雜的輔助陽極和掛具；而且，還必須要進(jìn)行鍍后機(jī)械加工，才能保證尺寸精度和表面粗糙度的要求；而且，化學(xué)鍍鎳層具有較低的摩擦系數(shù)和突出的脫模性能，使其成為最為經(jīng)濟(jì)有效的模具表面處理技術(shù)之一。
紡織機(jī)械轉(zhuǎn)速很高，各種纖維紗線對于機(jī)械零件的磨損十分嚴(yán)重。化學(xué)鍍鎳，特別是人造多晶金剛石復(fù)合化學(xué)鍍技術(shù)，比較成功地解決了紡織機(jī)械零件的磨損問題。
印刷機(jī)上各種輥筒和部件，采用25～50um厚的化學(xué)鍍鎳層保護(hù)可防止印刷油墨和潤白液的腐蝕?；瘜W(xué)鍍鎳層的高度均勻性可保證印刷輥筒的尺寸精度，而無須鍍后機(jī)械加工。
某些醫(yī)療器械如：外科手術(shù)鉗、牙科鉆和醫(yī)療型模等金屬制品上已采用化學(xué)鍍鎳層取代原用的電鍍鉻。
參考資料
[1]
粉末冶金零件的化學(xué)鍍鎳技術(shù)原理及應(yīng)用 · 電子變壓器與電感網(wǎng)[引用日期2016-01-07]
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