钢铁化学镀镍磷的原理、工艺流程及重要作用

钢铁化学镀镍磷的原理、工艺流程及重要作用

钢化学镀镍磷

摘要：本文简单介绍了钢铁化学镀镍磷的原理及工艺过程，根据实验结果及实验过程中遇到的一些问题，讲解了化学镀镍磷的基本知识，论证了化学镀镍磷的重要作用，总结了该工艺对钢铁性能提高的重要影响。

关键词：原子氢态理论 公式 参数确定 物质

简介：化学镀镍磷是近年来发展迅速、应用前景广阔的一种新型表面防护、表面强化技术。目前化学镀镍磷合金已广泛应用于石油化工、炼油、电子能源、汽车、化工等行业。化学镀镍磷可显著提高设备的耐磨、耐腐蚀性能，延长设备的寿命。在碳钢、铸铁、有色金属中也有重要意义。

1.实验原理

化学镀镍磷合金是在不加电流的情况下，利用还原剂在活化的零件表面自催化还原沉积而获得镍磷镀层的方法。以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍磷工艺的反应机理，一般公认有“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在加热时不发生反应，而是通过金属的催化作用，使次磷酸盐在水溶液中脱氢生成亚磷酸盐，同时放出初级原子氢。

H2PO2-+-+2H+H+

2、初生原子氢吸附在催化金属表面并被活化，还原镀液中的镍阳离子，在催化金属表面沉积金属镍。

镍2++2H镍+2H+

3、催化金属表面的初生原子氢将次磷酸盐还原为磷。同时，由于催化作用，次磷酸盐分解生成亚磷酸盐和分子氢。

磷酸二氢钾+磷酸氢二钾+氢氧化物

2HH2

4、镍原子和磷原子共同沉积，形成镍磷合金层。

3P+

2. 工艺及配方

化学除油（碱性除油）→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→化学镀→冷水洗→滴酒精溶液→烘干→检测

1.碱性除油

碱性化学除油溶液配方及参数

成分与工艺 温度(℃) 时间(min)

分子式（g/L）60-8020-6015-305-1080-906

2. 腌制

将钢材浸入5%稀硫酸溶液中0.5-1分钟。

3.化学镀镍磷溶液

化学镀镍磷溶液配方及参数

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)镀层磷含量(%)

分子式(g/L).4-5.890-9215-228-9

电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，分别溶解于少量蒸馏水中；

(2)将完全溶解的硫酸镍溶液倒入由硼酸和乳酸组成的溶液中，同时不断搅拌；

（3）将完全溶解的次磷酸钠溶液在强烈搅拌下倒入之前配制的溶液中；

（4）用蒸馏水稀释至500 mL；

（5）用稀硫酸或氢氧化钠溶液调节pH值；

(6)将配制好的溶液放入水浴中，加热至所需的实验温度。

待化学镀液达到温度后，将工件放入镀液中浸泡1小时，即可在工件表面获得理想的镀层。

取两块镀好工件，分别放入350℃、250℃箱式电阻炉中加热半小时，进行镀后处理。

3. 注意事项

1. 工序不可逆转，必须连续进行。工序间不宜停留太久。

2、配置过程中务必搅拌；

3、调节pH值时，除剧烈搅拌外，应缓慢、少量地加入药物；

4、所有需要的溶液配制好后，应开始第一步化学除油，并将工件活化后迅速放入镀液中，避免发生氧化。

4 试验样品的参数确定

1. 表面形貌观察

利用金相显微镜观察未经镀后处理的样品的表面形貌。

2. 涂层硬度测试

使用显微硬度计在0.98N压力下测量硬度。过程如下：

将试样放置在显微硬度计的试样台上，选择合适的载荷，打开电源；在400倍显微镜下调节焦距直到可以清晰地看到试样表面形貌，将压头转到试样上，按Start开始压痕，再将400倍显微镜转到试样上方；找到压痕，转动右轮使左测线对准压痕左端点，转动鼓轮使右测线靠近左测线（两线间留有间隙），记录刻度；转动鼓轮使右测线与右端点相切并读取刻度；记录下两个数值中要减去的数值，用记录的数值查表就得到硬度值。

无需镀后处理：476HV

350℃绝缘：724HV

250℃绝缘：627HV

3.涂层厚度检测

锯切→镶嵌→砂轮打磨→砂纸打磨→抛光→腐蚀（3%硝酸酒精溶液）→酒精洗→烘干→金相显微镜观察→测量涂层厚度→拍照

涂层厚度：0.013mm

5.实验结论

通过化学镀镍磷，工件的硬度得到了明显的提高，耐磨性和耐腐蚀性也得到了提高，同时由于镍具有良好的防腐性能，可以看出钢的耐腐蚀性能得到了进一步的提高。