化学镀镍配方

化学镀镍配方
化学镀镍已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一，以其
优良的性能，在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用，每年总产值达
10亿美元，而且每年还以5%～7%的速度递增。

一、性质和用途
用次磷酸钠作还原剂获得的镀层实际上是镍磷合金。

依含磷量不
同可分为低磷（1%～4%）、中磷（4%～10%）和高磷（10%～12%）。

从不同pH 值的镀液中可获得不同含磷量的镀层，在弱酸性液（pH=4～5）中可获得中磷和高磷合金；从弱碱性液（pH=8～10）中可获得低磷和中
磷合金。

含磷为8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层。

因无晶界所以
抗腐性能特别优良。

经过热处理（300～400?）变成非晶态与晶态的混
合物时硬度可高达HV=1155；化学复合镀层硬度更高，如Ni-P-SiC，镀态
HV=700，350?热处理后可达到HV=1300。

非晶态合金是开发新材料的方向，现已成为工程学科的一大热门。

近年低磷化学镀镍是研究开发的又一热点，含磷1%～4%的Ni-P合金，镀态的HV=700，热处理后接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想
镀层，又是可在铝上施镀的好镀种。

化学镀层的种类、性质和主要用途，列于表3-1-2。

化学镀镍层与电镀镍层的性能比较，列于表3-1-3。

表3-1-2 化学镀镍种类性质和主要用途镀种主要性质主要用途
酸性（7%～12%P）工程
上用； Ni-P 耐蚀性
碱性（1%～4%P）电子行
业，代硬铬
酸性（＜3%B）电子工业；
高耐热、硬度高耐磨，
碱性（约5%B）航空工Ni-B
良好的导电性、焊接性
业。

非磁性应用、薄膜电阻
Ni-M-P（M=Cu、W、Cr、耐蚀、耐热、磁性能和
器、金属电阻器、医疗Fe、Zn、Nb、W、Mo）电阻性能
及制药装置、厨房设施 Ni-P/SiC、AlO、人造化工、机械、纺织、造23
金刚石、CFx、PTFE、纸等工业部门，如模具、
耐磨性、自润滑性
TiO泵、阀门、液压轴、内、ZrO、Ni-B/TiO、222
燃机汽化部件ZrO 2
表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较
比较项目电镀镍层化学镀镍层组成 99%以上Ni 92%Ni、8%P（平均值）外观暗至光亮半光亮至光亮结构晶态非晶态密度 8.9 7.9（平均）厚度均匀性差好硬度（镀态） HV=200～400 HV=500～700 加热硬化无变化 HV=900～1300 耐磨性相当好极好耐蚀性好（多孔隙）优良（孔隙少）相对磁化率（%） 36 4
-1电阻率/μΩ?cm 7 60～100 热导率
0.16 0.01～0.02 -1-1-1/J?cm?s??
无润滑油磨损 0.38 有润滑油 0.2 0.2
化学镀镍的脆性较大，在钢上仅能经受2.2%的塑性变形而不出现
裂纹。

在620?下退火后，塑性变形能力可提高到6%；当热处理温度达840?时，其塑性还可进一步改善。

化学镀镍层同钢铁、铜及其合金、镍和钴等基体金属有良好的结
合力。

在铁上镀覆10～12μm的化学镀镍层，经反复弯曲180?后未出
现任何裂纹和脱落现象。

但与高碳钢、不锈钢的结合力比上述金属差；
同非金属材料的结合力会更差些，重要的是取决于非金属材料镀前预处理质量。

化学镀镍层的化学稳定性在大多数介质中都比电镀镍高，在大气
中曝晒试验、盐雾加速试验中，其耐蚀性显著地优于镍；在海水、氨和染料等介质中相当稳定。

化学镀镍层以其高耐蚀、高耐磨、高均匀性、兼有防腐、装饰及
机能方面的作用，故用途十分广泛，诸如电子和计算机、化学和化工、机械、航空航天、石油和天然气、汽车、食品加工、医药和纺织等工业部门。

具体应用举例：
1.计算机工业主要用于数量巨大的硬盘片铝镁合金上化学镀镍，
使其具有足够的硬度以保护铝合金基体不变形和磨损，同时防止基体氧化腐蚀。

2.电子工业除需要耐磨耐蚀的化学镀层外，还大量需要低电阻温
度系数、扩散阻挡层及良好的焊接性能的化学镀层。

Ni-Cr-P、Ni-W-P 等多元合金化学镀层具有低电阻温度系数，在薄膜电阻器的制造中很有用。

Ni-B、Ni-P-B、Ni-P等化学镀层的钎焊性接近于金镀层。

3.机器制造工业凡需要耐磨或耐蚀的零部件一般都可用化学镀
镍来提高其寿命，如液压轴、曲轴、传动链带、齿轮和离合器、工、卡、
模具等。

4.石油和天然气、化学工业化学镍层对含硫化氢的石油和天然气
环境，对酸、碱、盐等化工腐蚀介质有优良的抗蚀性，所以在采油设备、输油管道中有广泛用途。

在普通钢或低合金钢上镀一层50～70μm的Ni-P合金，其寿命可提高3～6倍。

化学工业的容器、阀、管道、泵等
的化学镀镍可替代不锈钢和纯镍。

5.汽车工业汽车工业中使用化学镀镍是利用其耐蚀、耐磨性能，
如形状复杂的齿轮、散热器和喷油嘴、制动瓦片、减震器等等。

6.其它航空业中的喷气发动机的一些零件，陶瓷、轴瓦合金、不
锈钢在还原气氛中的结合材料，铝、镁、铍材料制成的航空零部件和电
子元件等。

二、以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍
1.酸性化学镀镍的工艺规范（见表3-1-4）。

2.碱性化学镀镍的工艺规范（见表3-1-5）。

表3-1-4 酸性化学镀镍的工艺规范
配方 1 2 3 4 5 6 7
-1工艺规范含量/g?L
硫酸（NiSO?7HO） 25～30 25 26 30 25 30～35 42
氯化镍（NiCl?6HO） 30 22
次磷酸钠
20～25 30 24 10 10 25 18～22 （NaHPO?HO） 222
醋酸钠（NaCHO） 15 20 10 10 12～17 232
柠檬酸钠
10 10 3～5 （NaCHO?2HO） 36572
葡萄糖酸钠 30
乳酸（CHO）363
27 -180%/mL?L
丙酸（CHCHCOOH） 2.2 32
硫酸肼 10
铅离子（ppm） 2 2
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 适用基体材料钢铁钢铁钢铁钢铁陶瓷玻璃钢铁
3.化学镀镍液的配制方法
化学镀镍配方多，使用成分多，且有弱酸性和弱碱性两种，特别
要根据选用的配方采用正确的配制方法，防止因配制不当产生镍的氢氧
化物沉淀。

这里介绍配制应遵循的顺序：
（1）用不锈钢、搪瓷、塑料作镀槽。

（2）用配槽总体积的1/3水量加热溶解镍盐。

（3）用另外1/3的水量溶解络合剂、缓冲剂及其它化合物，然
后将镍盐溶液在搅拌下倒入其中，澄清过滤。

（4）用余下1/3水量溶解次磷酸钠，过滤，在将要使用前在搅
拌下倒入上述混和液中，稀至总体积，用1：10的H
SO或1：4的氨水24调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，溶液较酸性液稳定、节能、外观光亮平滑。

pH=9～10时获含P2%～4%低磷合金，pH=8～8.5时为含P7%～8%的普通化学镍层
表3-1-5 碱性化学镀镍工艺规范配方 1 2 3 4 5
-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 光亮剂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 8～9.5 10～11 8～10 9～10
8～8.5 温度/? 30～40 65～75 90 40 35～45
时间/min 5～10 5～10 60
0.2～
厚度/μm 1～2.5 8
0.5
适用基体材料塑料塑料金属金属塑料。