化学镀镍工业应用

化学镀镍工业应用概述

由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能，该项技术已经得到广泛应用，目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。据报道，化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下：航空航天工业：9%，汽车工业：5%，电子计算机工业：15%，食品工业：5%，机械工业：15%，核工业：2%，石油工业：10%，塑料工业：5%，电力输送工业：3%，印刷工业：3%，泵制造业：5%，阀门制造业：17%，其他：6%。世界工业化国家的化学镀镍的应用经历了80年代空前的发展，平均年净增速率高达10%～15%；预计化学镀镍的应用将会持续发展，平均年净值速率将降低至6%左右，而进入发展成熟期。在经济蓬勃发展的东亚和东南地区，包括中国在内，化学镀应用正在上升阶段，预期仍将保持空前的高速发展。

一、航空航天工业

航空航天工业为化学镀镍的使用大户之一，比较突出的应用实例是：美国俄克拉荷马航空后勤中心，自1979年以来，以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。普拉特－惠特尼公司的JT8D喷气发动机虽已经停产，可是迄今仍有上千台这种发动机在波音727和麦道DC-9飞机上使用，原因是：一种高磷，压应力的化学镀镍技术用于修复JT8D六种型号的喷气发动机的叶轮，确保了这种发动机的重新使用。在航空发动机的涡轮机或压缩机的叶片上，通常镍磷合金化学镀厚为25～75um，以防止燃气腐蚀，其疲劳强度的降低比电镀铬少25%。俄克拉荷马航空后勤中心采用超

厚层化学镀镍修复飞机零件，镀厚达275～750um。原采用的电镀工艺时的返工率达50%，采用化学镀镍后合格率达90%以上，可见取得了明显的经济效益。飞机上的辅助发电机（APU）经化学镀镍后，其寿命提高3～4倍。重达8.2吨的涡轮发动机的主轴承面经化学镀镍100um，以防止开机和停机所引起的振动损坏。

为减轻重量，航空工业大量使用铝合金件，经化学镀镍表面强化后不仅耐蚀、耐磨，而且可焊，如冲程发动机的活塞头经化学镀镍后提高了使用寿命。其他还有钛合金件、铍合金件均采用低应力和压应力的化学镀镍表面保护等措施。

镍＋铊＋硼三元合金化学镀（NTB）被指定为普拉特－惠特尼喷气发动机上160多种零件的表面强化工艺,以抗擦伤和微动磨损,例如:NTB化学镀用于喷气发动机主轴密封。美国空军要求发动机制造商提供具有4000次战术周期,此时磨损量达0.178mm,如此必须拆卸重修，经NTB化学镀后主轴密封面磨损显著降低,经4000次战术周期后的磨损量约为0.008mm。

宇航系统广泛使用着金属光镜，其基体为强度高、重量轻的铍或铝，经专用化学镀镍表面强化，这种含磷量为12.2%～12.7%的化学镀镍可抛光至9?，如此高的精度在需要低惯性的宇宙空间里，有着卓越的性能。

我国的化学镀工业虽然起步较晚，但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力，现已拥有成熟的工艺和经验，在我国洛阳已建成飞机零件化学镀镍加工流水线。

二、汽车工业

解决使用乙醇、汽油混合燃料问题是汽车工业的发展趋势之一，使用混合燃料，除性能问题之外，还产生了燃油系统的腐蚀问题。在巴西，使用乙醇作为燃料，应用化学镀镍技术保护锌压铸件，如汽化器免遭腐蚀已成为工艺规范。在美国，当广泛用甲醇或甲醇和汽油混合燃料时，汽车工业势必应用化学镀镍作为汽化器、燃油泵送系统的表面保护手段。

差速器行星齿轮是汽车的一个重要零件，镀上25um厚的化学镀镍层以提高耐磨性，有的汽车制造厂在轴上采用聚四氟乙烯复合化学镀镍层工艺，这种复合镀层既有一定的硬度，又兼有好的润滑性能，提高了轴的使用寿命。

汽车工业利用化学镀镍层非常均匀的优点，在形状复杂的零件上，如齿轮、散热器和喷油嘴上采用化学镀工艺保护。镀上10um左右的化学镀镍层的铝质散热器具有良好的钎焊性。齿轮上化学镀后尺寸误差十分容易地保持在±0.3～0.5um。而如果采用电镀工艺，则必须镀后还要进行机加工才能达到合格的工差范围。用在喷油器上的化学镀镍层，可以提供良好的抗燃油腐蚀和磨损性能。通常，燃油腐蚀和磨损会导致喷油孔的扩大，因此喷油量增大，使汽车发动机的马力超出设计标准，加快发动机的损坏。化学镀镍层可以有效地防止喷油器的腐蚀、磨损，提高发动机的可靠性和使用寿命。

三、化学工业

化学工业应用研究化学镀镍技术代替昂贵的耐蚀合金以解决腐

蚀问题，以便改进化学产品的纯度，保护环境，提高操作安全性和生产运输的可靠性，从而获得更有利的技术经济竞争能力。

化学镀广泛地应用于大型反应容器的内壁保护。当初非常引人关注的应用实例是：1955年美国通用运输公司（GATX）采用化学镀保护槽车内壁，防止苛性碱的腐蚀。如今，化学镀镍技术已经获得长足的进步，能够在多种化工腐蚀环境下提供可靠的保护。

应用化学镀镍最为量大面广的是阀门制造业。钢铁制造的球阀、闸阀、旋阀、止逆阀和蝶阀等等，经高磷化学镀镍25～75um，可提高耐腐蚀性和使用寿命。化工用泵化学镀镍的效果也同样显著。在苛性碱腐蚀条件下工作的阀门，应采用镀层含磷量1%～2%的低磷化学镀镍。因为在苛性碱腐蚀条件下，低磷化学镀镍层的年腐蚀速率约为2.5um，优于中磷或高磷化学镀镍层。化学镀镍层在强氧化性酸，如浓硝酸、浓硫酸等介质中不耐蚀。尽管在盐酸中的腐蚀速率低于奥氏体不锈钢，耐蚀性仍然是不够的。因此，对于上述强酸介质，或者可能水解生成上述强酸的介质中，不适于使用化学镀镍层。碳钢紧固件镀上25～50um厚的高磷化学镀镍层，代替不锈钢紧固件，既克服了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题，又节省了大量费用。生产低密度聚乙烯的压力容器内壁25um，以防止铁污染和因此所造成的聚乙烯变色。如果采用不锈钢建造，其价格大约是化学镀方法的两倍。

四、石油天然气

石油和天然气是化学镀镍的重要市场之一，油田采油和输油管道设备广泛地采用化学镀镍技术。典型的石油和天然气工业腐蚀环境为

井下盐水、二氧化碳、硫化氢，温度高达170～200℃，并伴有泥沙和其他磨粒冲蚀等等，腐蚀环境相当恶劣。低碳钢油气管道在如此苛刻的条件下，仅有2～3个月的寿命。经过50～100um厚的高磷化学镀镍层保护之后，其腐蚀速率降低到与哈氏合金相当的程度。考虑到耐蚀合金价格昂贵，从性能价格比上讲，碳钢管道采用化学镀镍保护的技术经济性能最好。

泵壳、叶轮和出口管道等油气用泵零件，根据腐蚀环境不同，经化学镀镍镀厚25～75um不等，防腐蚀效果优良。抽油泵化学镀镍是一种理想的应用实例：在西得克萨斯油田，经化学镀镍保护的抽油泵，寿命长达4年以上，同样末加保护的抽油泵的寿命不超过6个月。化学镀镍层耐蚀耐磨，而且由于化学镀镍层的高度均匀性，可以使抽油泵筒制成整体件，从而显著地提高了抽油泵品质，降低生产成本。在油田，高磷化学镀镍亦广泛地应用于油水分离装置的加热器表面以防腐蚀，镀厚通常为25～75um。集油和输油装置的阀门、管接头、管箍等亦采用化学镀镍保护。

五、食品加工业

食品加工业为应用化学镀镍提供了一个巨大的潜在市场；之所以称之为潜在的市场，是因为目前化学镀镍在食品工业的广泛应用中存在着障碍。比如在美国，FDA（美国食品和药物管理署）对于化学镀镍在食品工业中的应用尚末制订出法规标准；通常，对于化学镀镍层在应用于直接与食品接触的情况，FDA采取个案处理的方式予以批准。究其原因，主要是因为经典的化学镀液配方中含有毒的铅、镉等