化学镀镍技术问答

现代化学镀镍技术问答

1 铸铁复合化学镀镍前的活化工艺

铸铁复合化学镀镍前处理工艺为：机械抛光→除油除锈→活化处理。但不同的活化方法，直接影响镀层的结合力和孔隙率。筛选最佳阴极活化工艺为：70%Ｈ２SO４，室温(最佳200OC)，DＫ=8A/dm２，10s。本活化液可保证镀层结合力最大、孔隙率均为零。

2、如何改善不锈钢化学镀镍层的结合力

不锈钢件(传动轴、啮合件、动配合件等)化学镀镍，可改善镀层的均匀性和自润滑性，比电镀铬好。但不锈钢化学镀镍常因前处理不好而造成镀层与基体结合力不理想，成为实际生产中迫切需要解决的问题。

原工艺流程：机械抛光→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→电化学除油→热水洗→冷水洗→30%HCl→冷水洗→20%HCl(50OC)→冷水洗→闪镀镍→化学镀镍。

原工艺的缺点：单独用HCL除氧化皮效果不好；形状复杂件闪镀镍因覆盖能力不好而影响到化学镀镍的均匀性；因工序较长有可能造成不锈钢新鲜表面重新被氧化成膜；闪镀镍溶液易污染化学镀镍溶液等。为此，有人改进工艺。

改进工艺流程：抛光、除油工序同原工艺→混酸除膜(25%HCl+8%HNO３+10%HF)→冷水洗→活化(10%HCl+5%NH４F，60OC)→热水洗→化学镀镍。

改进工艺的优点：①采用混酸除去不锈钢表面难溶的FeCrO４氧化膜、Si、SiO２，使基体表面的化学活性增强；②工序简化，避免了不锈钢新鲜表面重新被氧化；③增加基体的预热工序，消除镀层与基体因温差而产生的应力。因此，化学镀镍与基体结合力好，镀速快等。

3 如何进行减压化学镀镍

减压化学镀镍，用镀液的动态载荷取代静态载荷，大大扩展了化学镀镍的应用范围，镀层光亮平整、针孔隙低、耐蚀性好。本法适用小口径长管内壁化学镀镍(φ内≥4cm以上各种细其整平性)。解决办法：系列压力差(P0―P1)控制在(-5.3×-66.7)×10３Pa内，管径细，适当减少压差，降低镀液流速；管径粗，可适当增加压差，提高镀液流速。本工艺系统负压不高，操作安全简便。

4 喷淋化学镀镍工艺

采用喷淋可解决大型工件局部化学镀镍的困难，是实行现场施镀的有效方法，既经济又省时。

列举牵引轮(直径2050mm，轮面宽70mm，轮壁厚25mm，自重约2t)过线的外圆面喷淋化学镀镍工艺过程：除锈抛光(手动砂轮)→磨光(砂纸)→除油(表面活性剂)→带压热水冲洗→带压冷水冲洗→双面喷淋酸浸蚀→带压双向水冲洗→双向喷淋弱浸蚀→甩干轮面浮酸→双面喷淋化学镀镍。

注意问题：①在浸蚀、水洗、甩干浮酸时要提高牵引轮转速；②弱浸蚀用CP级盐酸，并加热至65OC，为牵引轮预热；③为消除弱浸蚀过程轮面上滞留酸的影响，开始喷淋化学镀镍的pH值取上限值(pH=10.0)，喷淋过程中牵引轮转速不低于10r/min。

5 钢铁化学镀镍的防护作用

(1)提高海洋结构件的抗腐蚀疲劳寿命

试验表明：海洋结构件化学镀镍可提高抗腐蚀疲劳寿命1.5～2.5倍，且镀层具有相当塑性，与基体结合力牢固。

(2)提高磨损件的使用寿命

如纺机件“钢令”及气压件填料盒化学镀镍后，前者上机台运行半年，表面未出现沟槽仍能正常使用，可操作性良好(无走速期，纺纱光滑而羽毛很短，也不易断头)。克服了渗碳钢“钢令”走速期长，耐磨性差(运行三个月需抛光才能用)，可操作性差(纺纱断头频繁、纺纱羽毛长、表面粗糙不光滑)等缺点。后者运行二年后，无腐蚀、磨损，镀层仍然完好，保持原有光泽，优于不锈钢填料盒(不锈钢填料盒运行二年后表面发生蚀点)，节省填料盒的材料及机加费用。

(3)提高风机叶轮的防护性

如磷肥厂的风机叶轮原使用橡胶或玻璃钢衬层防腐，因磷酸尾气中含有氟化氢等强酸性气体，且使用温度高，使用寿命仅有4个月左右(发生脱层和脆性破裂现象)。改为化学镀镍后使用寿命延至两年左右，保证了生产的安全运行，又节约了4%的资金。

(4)提高大型设备整体抗恶劣环境和工作条件的能力。

如烯烃厂的EA-123换热器(面积达3000m２)，因恶劣环境和工作条件，成为抗腐蚀能力差的老大难问题。经整体一次性化学镀镍(表面均匀无斑点、裂纹、结瘤，无边解效应，结合力强等)，运行二年后，清除表面油污后仍可见明显的镀层光泽，镀层保持完好。这在国内尚属首例。又如炼油厂的冷换设备化学镀镍取代了有机涂料的防腐，使用寿命显著提高，确保了系统的长期安稳运行。尤其在低碳钢的管束上化学镀镍后，在H２S、HCl-H2S-H2O、常顶油气、硫磺尾气等介质中抗腐蚀性能优良，还能延缓冷却水的结垢速度。

大型设备化学镀镍工艺流程：喷砂除锈→冷水冲洗→酸洗活化→冷水冲洗→化学镀镍(作防腐层厚度25-50μm)→冷水冲洗→钝化→冷水冲洗。

由于化学镀镍的优异防腐蚀性，可获得可观的经济效益。据介绍，换热器管速(长6m，直径1m)化学镀镍获得直接经济效益109.6万元，间接经济效益更为可观。

化学镀镍配方：NiSO４・6Ｈ２Ｏ 23g/L，NaH２PO2・H2O 20g/L，CH３COONa・

3H2O 14g/L，Na３C５H６Ｏ７２Ｈ２Ｏ 6g/L，pH=4.0～5.0，温度74～84OC，沉积速度约20μm/h，镀层磷含量8.5%～12.5%。

6 模具化学镀镍的几个问题

为了提高模具加工件的质量，改善加工件的脱模性，延长模具使用寿命，模具必须镀覆硬铬或化学镍层，但它们各有利弊，如硬铬层的硬度高、摩擦系数小、脱模性好等，但耐蚀性较差；化学镀镍操作方便，耐蚀性好，而其他镀层性能却较硬铬层差。所以，模具单一镀硬铬或化学镀镍使用寿命都短(仅2周左右)，无法满足工业要求。最好选择复合镀层。

(1)化学镀镍套硬铬工艺

施镀工艺流程1#：化学镀镍→热处理→阴极活化处理→镀硬铬

热处理条件：(95±10℃，3～5h；阴极活化：H２SO４ 250～350g/L，含氟添加剂 15～25g/L，DK=2～5A/dm２。

化学镀镍配方：NiSO４・6H２O 21g/L，NaH２PO２・H２Ｏ 24g/L，C３Ｈ６Ｏ３ 27ml/L,Ｃ３Ｈ６Ｏ２ 2ml/L,NaC３H5O2 15g/L,pH=4.6～4.82，温度88±2OC。

本工艺流程适宜于普通模具镀覆，使用寿命高。

施镀工艺流程2#：闪镀镍→后继工序同流程1#。

本工艺流程适宜PUC塑料模具镀覆，镀层结合力非常好，使用寿命高。若取消闪镀镍，化学镀镍层与基体(合金钢)结合力仍较差，铬层和镍层一起从基体上起皮。

(2)成套模具选择不同的单一镀层组合使用

施镀工艺流程1#除油→水洗→酸洗→活化→水洗→化学镀镍→热处理(400℃，1h)。

本工艺流程适用于玻璃钢窗成套模具之一的有沟槽模具化学镀镍，由于镍层均匀一致(沟槽处皆为38～40μm镀层厚度)，克服了镀硬铬因尖角效应而导致钩槽处无镀层的缺陷，保证了玻璃钢窗框的拉制。有沟槽模具系A３钢制成，抛光后表面粗糙度为Ra0.1～0.2，镀镍层光亮如镜。

化学镀镍配方：NiSO４・6H２Ｏ 20～30g/L，NaH２PO２・H2O 30～40g/L，NaAC20g/L，柠檬酸5～7g/L，丁二酸9～10g/L，十二烷基硫酸钠0.01～0.02g/L，硫脲0.002g/L；pH=4.5～4.8，温度(88～90)±3OC，2h，装载量1dm２/L，镀速17μm/h。

施镀工艺流程2#：前处理工序同流程1#→镀硬铬。

本工艺流程适宜玻璃钢窗成套模具之一的无沟槽模具镀硬铬，可降低生产成本(低于化学镀镍)，硬度高(1100HV0.1)。

(3)控制化学镀镍质量的因素

①控制镍层磷含量。镍层磷含量升高，硬度降低，呈现出压应力；反之，磷含量降低，