粉末冶金零件的化学镀镍技术原理及应用

对于用在特定场合的机械零件来说，当要求它既美观又有好的耐蚀性时，人们往往通过对零件表面电镀一层耐蚀性好的金属来解决问题，如镀铬、镀镍等等。但粉末冶金零件由于存在孔隙，往往很难对其施镀，或者是受镀后的零件耐蚀性依然很差，化学镀镍大板可镀3米*2.5米厂，且腐蚀往往从零件内部开始并向表面扩展，达不到预期的效果。因此，粉末冶金零件的电镀问题长期以来被人们视为难题。迄今为止，国内仅有少数厂家解决了粉末冶金零件的电镀问题，但亦由于镀前必须先填堵孔隙，由此带来电镀工艺复杂化，电镀成本大幅度提高，使得对粉末冶金零件的电镀丧失了经济性。

作者通过大量试验，成功地应用化学催化方法在铁基粉末冶金零件表面镀上一层厚度均匀且致密的非晶态Ni-P合金。由于镀层是在零件表面催化反应获得的，镀层与零件表面是化学键的结合，因而其结合强度很好;又因镀层呈非晶态结构，其耐蚀性能也很佳。试验证明，粉末冶金零件的化学镀镍层完全能满足实际应用的要求。

化学镀镍液不稳定性的原因分析

1. 气体从镀液内部缓慢地放出 镀液开始自行分解时，气体不仅在镀件的表面放出，而且在整个镀液中缓慢而均匀地放出。 2. 气体析出速度加剧 出现上述情况的镀液，若不及时采取有效的措施，则气体的逸出速度会越来越快，会产生大量的气泡，使镀液呈泡沫状。

3. 形成黑色镀层或沉积物 当化学镀镍液出现许多泡沫，镀覆零件及器壁上就开始生成粗糙的黑色镀层，或在镀液中产生许多形状不规则的黑色粒状沉积物。

4. 镀液颜色变淡 镀液在自行分解过程中，镀液的颜色不断变淡，例如含氨碱性化学镀镍液中，当发生自行分解后，镀液的颜色由深蓝色变成蓝白色，与此同时还可嗅到一股刺鼻的氨味，待氨味消失时，化学镀镍液已完全分解了。

二、影响镀液不稳定的主要因素

1. 镀液的配比不当

① 次亚磷酸盐（还原剂）浓度过高 提高镀液中次亚磷酸盐的浓度，可以提高沉积速度。但是当沉积速度达到极限时，继续增加次亚磷酸盐的浓度，不仅沉积速度提不高，反而会造成镀液的自行分解。尤其对于酸性镀液，当PH值偏高时，镀液自行分解的趋势愈严重，其原因是： 次亚磷酸盐的浓度过高时，镀液的化学能得到提高从而处于更高能位，但化学镀镍是属于液相（镀液）、固相（镀层）、气相（析出的氢气）的多相反应体系。当镀液处于高能位状态时，就加速了液相组元转向固相、气相的趋势，即加速了镀液内部的还原作用。若镀液此时存在其它不稳定因素（如局部温度过高，有浑浊沉淀物等），***容易诱发自行分解。 当镀液中次亚磷酸盐的浓度过高时，如果PH值也偏高，就会大大降低镀液中亚磷酸镍的沉淀点，并造成工件表面上有许多颗粒状。

② 镍盐的浓度过高 提高镍盐的浓度，当镀液PH值又偏高时，易生成亚磷酸镍和氢氧化镍沉淀，从而使镀液混浊，极易触发镀液的自行分解，并造成工件表面上有许多颗粒状。

③ 络合剂的浓度过低 络合剂的重要作用之一是能提高镀液中亚磷酸镍的沉淀点。镀液在镍盐浓度、温度、PH值一定时，亚磷酸镍在镀液中的溶解度和沉淀点也是一定的。若溶液中络合剂的浓度过低，随着化学镀镍的进行，亚磷酸根将不断地增加，会迅速达到亚磷酸镍的沉淀点，从而出现沉淀的现象。这些沉淀物，将是镀液自行会解的触发剂之一，也是造成工件表面上有许多颗粒状的原因之一。

④ PH值调整剂的浓度过高 在镀液其它成份不变的条件下，如果PH值调整过高，则也容易发生亚磷酸镍和氢氧化镍的沉淀，同时加速还原剂的分解，也是造成工件表面上有许多颗粒状的原因之一。

2. 镀液配制方法不当

① 次亚磷酸盐添加得太快 在配制镀液中，次亚磷酸盐未完全溶解或加得太快，都会使镀液局部的次亚磷酸盐浓度过高，也会生成亚磷酸镍的沉淀。

② 调整PH值不当或过高 碱液加得太快，或碱液加得太多，会使镀液局部的PH值过高，容易产生氢氧化镍沉淀，并使工件表面产生许多颗粒。

③ 配制镀液的顺序不当 在配制镀液时，如果不按一定的顺序，例如将PH值调整剂加入到不含络合剂、仅含还原剂的镍盐镀液中，不仅要生成镍的氢氧化物，并在溶液中析出，而且会还原出金属镍的颗粒沉淀，尽管在加入络合剂后镀液会逐渐由浑浊变清。但仍有少量的沉积物存在，从而影响镀液的寿命，而且会影响到工件表面的镀层质量。

④ 配制镀液时未进行充分搅拌 在配制镀液的过程中，即使预先已将各种***完全溶解，但在进行混合时，不进行充分搅拌，也会产生肉眼难以发现的镍的化合物。

化学镀的特点、原理及应用

一、特点

化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上，获得金属合金的方法。它是新近发展起来的一门新技术。美、英、日、德等国，其工业产值正以每年15%的速度递增。它广泛地应用于机械、电子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工业部门，是一项很有发展前途的高新技术之一。其特点如下：

1、表面硬度高，耐磨性能好：

其表面硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2（相当于HRc =55-72）的范围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。

2、硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。

3、具有优良的抗腐蚀性能：

它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多，如表（1）所示。

4、处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。

5、镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高。

6、可处理的基体材料广泛：

可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。

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