镍磷复合镀层技术

１综述

1.1 镍-磷合金镀覆技术简介

采用化学镀技术从水溶液中沉积镍的方法，通常可按所用还原剂种类加以分类，重要包括三种：以次亚磷酸盐为还原剂，以硼氢化合物为还原剂以及联氨为还原剂，其中尤其以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀液最为常用。对于以次亚磷酸盐为还原剂的次亚磷酸钠体系化学镀镍的沉积机理，目前尚无统一的解释。其中，Gut zeit的初生态氢理论被人们广为接受。该理论认为：次磷酸根被氧化时产生初生态氢，镍离子被初生态氢还原为金属镍，部分次磷酸根被初生态氢还原为单质磷，磷与镍共沉积形成化学镍镀层。因此，以次磷酸盐为还原剂形成的化学镀镍层实际上式含有3%-15%（质量分数）磷的镍磷合金，而磷的含量成为影响镀层性能的关键因素。

1.2 镍-磷合金镀覆技术的发展历史

镍-磷合金镀覆技术是20世纪80年代后期展起来的一种新型表面涂层工艺。经过近20年的发展, 该技术在世界上已日益成熟, 以其优秀的均匀性、耐腐蚀性和耐磨性等综合物理、化学性能, 在美国、德国等国家得到了广泛应用。镍-磷合金镀覆技术在我国起步较晚, 目前还是一种新型表面涂层技术, 应用范围不太广泛。但是, 随着该技术的发展, 该技术将会被越来越多的生产企业所采用, 在今后几年内该技术将会进入其发展的成熟期[8]。电镀与化学镀相比有许多优点, 在沉积速度、镀液稳定性、成本、最大厚度等方面, 镍磷合金电镀法具有化学镀法所无法比拟的优越性[9] 镍磷合金镀层经热处理后, 硬度

已接近或超过了硬铬镀层, 在一些场合完全可以取代铬镀层。电镀镍-磷合金与镀硬铬相比较有沉积速度快；电流效率高；镀层分布稍均匀；镀液易调整、较稳定；镀层可以获得较高的含磷量等优点。所以, 研究镍磷合金电镀工艺在目前具有非常重要的实际意义

1.3 镍-磷合金镀覆技术的应用前景

近年来，利用合金镀层特有的性质，发展成为功能性电镀为中心的表面处理工艺。对工业材料性能要求越来越高，单金属镀层越来越不适应，对具有各种特性的合金镀层给予了很大的希望，对功能性电镀进行了大量的、深入的研究。镍磷合金涂覆技术是在20世纪80年代后期发展起来的一种新型表面涂层工艺[8]。经过20年的发展，该技术在世界上日益成熟，以其优秀的均匀性、耐腐蚀性和耐磨性等综合物理、化学性能，在美国、德国得到了广泛应用。镍磷合金技术在我国起步较晚，目前还是一种新型表面涂层技术，应用范围不太广泛。但是随着该技术的发展，在今后的一段时期内该技术会进入其发展的成熟期。

电镀镍磷合金的体系有亚磷酸体系和次磷酸盐体系。其中亚磷酸体系的研究较多, 次磷酸盐体系研究相对较少, 其原因是认为次磷

酸盐体系的镀层质量不稳定。但是, 以亚磷酸进行电镀, 在电沉积生成的过程中, 生成中间产物次亚磷酸根，因此用次亚磷酸盐进行电镀, 可以提高镀层中磷的含量, 由于次亚磷酸根还原为P 原子只需得到

一个电子, 从而镀层中的磷含量更加容易控制[10]。

镍磷合金应用前景广泛，在交通、塑料机械、印刷机械、光学仪器、医疗器械、化工设备等都有很好的发展。

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1.4 研究目的、意义及主要内容

1.4.1研究目的和意义

(1)对电镀镍-磷合金新工艺的探究；

(2)在不同实验条件下(磷含量)镍-磷镀层性能和结构的研究。

(3)电镀镍-磷合金的光亮度、耐蚀性、显微硬度、镀层成分分析

以及形貌检测

1.4.2研究内容

本实验采用直流电沉积法制备镍磷合金的工艺制备镍磷合金，拟对一下几个方面进行研究。

(1)电镀镍磷合金新工艺的探究。

(2)不同实验条件下(磷含量)镍磷镀层性能的研究。

(3)电镀镍磷合金的耐蚀性，显微硬度，镀层成分分析以及形貌检

测。