化学镀镍配方：探索表面处理领域的快速发展与广泛应用

化学镀镍配方：探索表面处理领域的快速发展与广泛应用

化学镀镍配方

化学镀镍已成为世界表面处理领域发展最快的工业技术之一。

凭借优异的性能，它被广泛应用于几乎所有的工业领域，年总产值达

10亿美元，并且每年以5%至7%的速度递增。

1.性质与用途

采用次磷酸钠作为还原剂所得到的涂层实际上是一种镍磷合金。

磷可分为低磷（1%～4%）、中磷（4%～10%）和高磷（10%～12%）。

在不同的镀液中可得到不同磷含量的镀层，在弱酸性溶液（pH=4～5）中可得到中磷和高磷镀层。

磷合金；低磷和中磷合金可从弱碱性溶液（pH = 8-10）中获得

磷合金。含磷量在8%以上的Ni-P合金为非晶态镀层。

耐腐蚀性能特别好，经热处理（300-400℃）后成为非晶态与结晶态的混合物

化学复合镀层硬度可高达HV=1155；化学复合镀层硬度则更高，如Ni-P-SiC，

HV=700，350℃热处理后可达HV=1300。非晶合金是一种新兴的发展材料

该方向目前已成为工程学科的一个热点研究方向。

近年来低磷化学镀镍成为研究开发的又一热点，镀层中含磷量为1%~4%的Ni-P合金

HV=700，热处理后硬度接近硬铬，是硬铬层的理想替代品

电镀层，是可以在铝上电镀的良好的电镀类型。

化学镀的种类、性能及主要用途见表3-1-2。

化学镀镍层与电镀镍层的性能比较见表3-1-3。

表3-1-2 化学镀镍种类、性能及主要用途 主要性能与主要用途

酸（7%～12%P）工程

适用于上述用途：Ni-P 耐腐蚀性能

碱性（1%~4%P）电子排

工业，代替硬铬

酸性 (<3%B) 电子工业；

高耐热、高硬度、耐磨，

碱性（约5%B）航空工业Ni-B

良好的导电性和焊接性

行业。

非磁性应用、薄膜电阻器

Ni-MP（M=Cu、W、Cr，耐腐蚀性、耐热性、磁性和

器件、金属电阻器、医用Fe、Zn、Nb、W、Mo）电阻性能

制药设备、厨房设施 Ni-P/SiC、AlO、人造化学品、机械、纺织品、制造 23

钻石、CFx、PTFE、纸张及其他工业领域，如模具、

耐磨损、自润滑

TiO 泵、阀门、液压轴、内部、ZrO、Ni-B/TiO、222

燃气轮机汽化部件 ZrO2

表3-1-3 化学镀镍与电镀镍性能比较

比较项目 电镀镍层 化学镍层成分 99%以上Ni 92%Ni、8%P（平均值） 其他

外观 暗至亮 半亮至亮 结构 结晶 非晶态 密度 8.97.9（平均） 厚度 均匀

硬度较差(电镀状态) HV=200～400 HV=500～700 加热硬化无变化 HV=900～

1300 耐磨性 非常好 优秀 耐腐蚀性 好（孔隙率较高） 优秀（孔隙率较低） 相对磁化率

（%）364

-1电阻率/μΩ?cm760～100热导率

0.160.01～0.02-1-1-1/焦耳·厘米·秒

无润滑剂磨损 0.38 有润滑剂磨损 0.20.2

化学镀镍非常脆，只能承受钢上2.2％的塑性变形而不会造成任何损坏。

经620℃退火后，塑性变形能力可提高至6%；当热处理温度达到840℃时

其可塑性还有待进一步提高。

化学镀镍层对钢、铜及其合金、镍、钴等贱金属有良好的结合力。

铁上镀一层10-12μm的化学镍层，反复弯曲180°后未发现裂纹。

不会产生裂纹或剥落，但其与高碳钢、不锈钢的结合强度较上述金属差。

与非金属材料的结合强度会变差，关键是确定非金属材料镀前的预处理。

管理品质。

在大多数介质中化学镀镍的化学稳定性比电镀镍高。

在暴露试验和盐雾加速试验中，其耐腐蚀性能明显优于镍；在海水、氨水和

它在染料和其他介质中相当稳定。

化学镀镍具有高耐蚀性、高耐磨性、高均匀性，具有防腐、装饰、

功能作用，因此应用十分广泛，如电子及计算机、化学及化工等，

机械、航空航天、石油和天然气、汽车、食品加工、制药和纺织等行业

部门。

具体应用示例：

1、计算机行业主要用于大量硬盘的铝镁合金化学镀镍。

具有足够的硬度，保护铝合金基体不变形、不磨损，同时防止基体氧化。

化学腐蚀。

2、电子工业除了需要耐磨、耐腐蚀的化学镀层外，还要求大量耐低温

具有高耐热性、扩散阻挡性和良好的焊接性能的化学镀Ni-Cr-P、Ni-WP

多元合金化学镀层具有较低的电阻温度系数，在薄膜电阻器的制造中非常有用。

Ni-B、Ni-PB、Ni-P等化学镀层的钎焊性能接近于镀金性能。

3、在机械制造工业中，凡是要求耐磨或耐腐蚀的零件，一般都可以进行电镀。

镍用于延长液压轴、曲轴、传动链、齿轮和离合器、工具、卡片的使用寿命，

模具等

4.石油天然气、化工行业含硫化氢油气化学镀镍层

环境中，对酸、碱、盐等化学腐蚀介质有优良的耐腐蚀性能，因此用于采油设备、

广泛应用于输油管道，在普通钢或低合金钢上镀层厚度为50～70μm的Ni-P合金。

金可增加其寿命3～6倍。化工工业容器、阀门、管道、泵等。

化学镀镍可以替代不锈钢和纯镍。

5、汽车工业 化学镀镍在汽车工业中的应用，是利用其耐腐蚀、耐磨的优点。

如形状复杂的齿轮、散热器和燃油喷射器、刹车片、减震器等。

6.其他航空工业中的喷气发动机的某些部件、陶瓷、轴承合金、

还原气氛下不锈钢的粘接材料、铝、镁、铍制航空零部件、电器产品

子组件等

2、以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍

1、酸性化学镀镍工艺规范（见表3-1-4）。

2、碱性化学镀镍工艺规范（见表3-1-5）。

表3-1-4 酸性化学镀镍工艺规范

公式

-1工艺规范含量/g?L

硫酸（NiSO·7HO） 25～3～3542

氯化镍（NiCl?6HO） 3022

次磷酸钠

20～253～22（NaHPO?HO）222

乙酸钠 (NaCHO) ~ 17232

柠檬酸钠

10103～5（NaCHO?2HO）36572

葡萄糖酸钠 30

乳酸 (CHO) 363

27-180%/毫升

丙酸 () 2.232

硫酸肼 10

铅离子（ppm）22

硫脲 (ppm) 2

pH值 4.5～5 5 4.5 4～6 4～6 4～5 4.6～5

90～95 30～40 温度/℃ 85～90 90 90 90 85～90

-1 沉积速度/μm?h 12～15 20 20 5～10 25 10～15 适用基材 钢 钢

铁钢钢陶瓷玻璃钢

3、化学镀镍溶液的配制方法

化学镀镍配方很多，成分较多，有弱酸性和弱碱性两种。

应根据选定的配方，采用正确的制备方法，防止因制备不当而形成氢氧化镍。

以下是准备过程中需遵循的顺序：

（1）采用不锈钢、搪瓷或塑料作为镀槽。

（2）用配制罐总容积的1/3加热溶解镍盐。

（3）用另外1/3的水溶解络合剂、缓冲液和其他化合物，然后

然后边搅拌边将镍盐溶液倒入其中，过滤至澄清。

（4）用剩余1/3的水溶解次磷酸钠，过滤，搅拌均匀后使用。

搅拌并倒入上述混合物中，稀释至总体积，并使用 1:10 H

SO4或1：4氨水调节pH值。

注：表3-1-5碱性化学镀镍工艺规范中配方4为BLE-1光亮低温化学镀镍新工艺

该溶液比酸性溶液稳定，节省能源，外观光亮光滑，在pH=9-10时可得到含P2%-4%的低磷化合物。

金，pH=8~8.5是常见的化学镍层，含P7%~8%

表3-1-5碱性化学镀镍工艺规范配方12345

-1 工艺规范含量/g?L

硫酸镍（NiSO·7HO） 25 30 40 20 42

氯化镍（NiCl·6HO） 30 22

次磷酸钠（NaHPO·HO） 10 25 20 35 30 222

氯化铵 (NHCl) 50 30 4

焦磷酸钾（KPO） 50 427

柠檬酸铵 ((NH)CHO) 50 43657

-1 氢氧化铵（NHOH）/mL·L 10～20 25 30 4

-1 增白剂 ND-1/ mL?L 20

-1络合剂ND-2/mL?L 40

柠檬酸钠 (NaCHO) 10 3657

9～10或pH值8～9.510～118～109～10

8～8.5 温度/℃ 30～40 65～75 90 40 35～45

次/分 5～10 5～10 60

0.2～

厚度/μm 1～2.5 8

0.5

适用基材 塑料 塑料 金属 金属 塑料