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1、钢铁的化学镀镍磷摘要：本文介绍了钢铁表面化学镀镍磷的预处理、镀液配方及镀后热处理。文中 介绍的是采用酸性镀液来在钢材表面获得一定镀层，以及之后对镀层性能所作的 测试。关键词：化学镀镍磷；预处理；酸性镀液；镀层一、引言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 %15 %, 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。化学镀镍磷 具有厚度均匀、硬度高、化学稳定性高等优点。故在航天航空工业、汽车工业、 化学工业、采矿工业、军事工业有着大量的运用。二、实验原理化学镀镍磷合金是一种在不加电流的情况下，利用还原剂
2、在活化零件表面上 自催化还原沉积得到镍磷镀层的方法。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” 。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加热时不起反应，而是通过金属的催化作用，次 亚磷酸根在水溶液中脱氢而形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢。HPO - + HO HPO-+2H+H+2 2 2 32、初生态原子氢被吸附在催化金属表面上而使其活化，使镀液中的镍阳离 子还原，在催化金属表面上沉积金属镍。Ni2+2H Ni+2H+3、在催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷。同时，由于 催化作用使次亚磷酸根分解，形成
3、亚磷酸根和分子态氢。H PO -+H H O+OH- +P2 2 22H H t24、镍原子和磷原子共沉积，并形成镍磷合金层。3P+Ni k NiP三、工艺及配方化学脱脂(碱性除油)f热水洗f冷水洗f酸洗f冷水洗f化学镀f冷水洗 f滴上酒精溶液f干燥f检测1、碱性除油碱性化学除油溶液配方及参数组成及工艺NaOHNa2CO3Na3PO4 12H2ONa2SiO3温度(C)时间(min)配方(g/L)60-8020-6015-305-1080-9062、酸洗将钢材浸入 5的稀硫酸溶液中 0.5-1min3、化学镀镍磷溶液化学镀镍磷溶液的配方及参数成分及 工艺条 件酸硫镰次磷酸钠乳酸硼酸pH值温度(
4、C)沉积速 率(仇 m h-1)镀层含 磷量(%)二252025104.4-5.890-9215-228-9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，分别用少量的蒸馏水溶解；2) 将已完全溶解硫酸镍溶液，在不断搅拌下倒入有硼酸与乳酸组成的溶液 中；3) 将完全溶解的次磷酸钠溶液，在强烈搅拌下倒入前面已配好的溶液中；4) 用蒸馏水稀释至 500mL；(5)用稀硫酸或氢氧化钠稀液调整pH值；6) 将配好的溶液放入水浴炉中加热至实验要求温度。 在化学镀液到温后将工件放入镀液中 1 小时，使工件表面获得理想的镀层。取两个已
5、镀工件分别放入350C, 250C箱式电阻炉保温半小时进行镀后处理。四、注意事项1、工序不可颠倒，且要连贯，工序间不宜停留太长时间；2、在配置过程中一定要进行搅拌；3、在进行 pH 值调整时除了应在剧烈搅拌下进行外，药品的加入还应缓慢少 量；4、要在所需溶液全部配完后开始第一步化学除油处理，且在活化之后要迅 速将工件放入镀液中，以免被氧化。五、试验样品的参数测定1、表面形貌观察 利用金相显微镜对无镀后处理试样进行表面形貌观察。图 1.1 化学镀镍磷表面形貌 图 1.2 化学镀镍磷表面形貌2、镀层硬度检测利用显微硬度仪在 0.98N 的压力下测量硬度。其过程为：将样品放入显微硬度仪的样品台上，选
6、择合适的载荷，打开电源；在 400 倍的显微镜下调整焦距至能看清样品表面形貌为止，转动压头至样品上，按 Start 开始打压痕，结束后再将400倍显微镜转至样品上方；寻找压痕，转动右 转轮，使左测量线对准压痕左端点，转动鼓轮使右测量线靠近左测量线（二线之 间留有空隙），记下刻度；在转动鼓轮使右测量线与右端点相切，读取刻度；两 数值相减的纪录值，按纪录值的一半查表得硬度值。无镀后处理：476HV； 350C保温：724HV； 250C保温：624hv3、镀层厚度检测锯开一镶嵌一砂轮磨一砂纸磨一抛光一腐蚀（3%硝酸酒精溶液）一酒精洗一烘干一金相显微镜观察一测镀层厚度一拍照片图1.1、图1.2所示镀层厚度：0.013mm放大倍数：100图1.1镀层截面显微图图1.2镀层截面显微图六、实验结论化学镀镍磷增加了工件表面的硬度。化学镀镍磷的镀层表面呈分布较均匀圆珠状，热处理后表面形貌改变不大由于进行了热处理，镍磷镀层的磷原子扩散偏聚为脱溶、分解和晶化做准备 从而使硬度上升。这可从实验数据中观察得到。
