不用外来电流,借氧化还原作用在金属制件的表面上沉积一层镍的方法。用于提高抗蚀性和耐磨性,增加光泽和美观。适合于管状或外形复杂的小零件的光亮镀镍,不必再经抛光。一般将被镀制件浸入以硫酸镍、次磷酸二氢钠、乙酸钠和硼酸所配成的混合溶液内,在一定酸度和温度下发生变化,溶液中的镍离子被次磷酸二氢钠还原为原子而沉积于制件表面上,形成细致光亮的镍镀层。钢铁制件可直接镀镍。
机理特点
⑴机理
化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。化学镀镍可以选用多种还原剂,目前工业上应用普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,其反应机理,普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。
1)原子氢理论
原子氢理论认为,溶液中的Ni2+靠还原剂次磷酸钠(NaH2P02)放出的原子态活性氢还原为金属镍,而不是H2PO2-与Ni2+直接作用。
首先是在加热条件下,次磷酸钠在催化表面上水解释放出原子氢,或由H 2PO2-催化脱氢产生原子氢,即
然后,吸附在活性金属表面上的H原子还原Ni2+为金属Ni沉积于镀件表面.同时次磷酸根被原子氢还原出磷,或发生自身氧化还原反应沉积出磷,H2的析出既可以是由H2POf水解产生,也可以是由原子态的氢结合而成。
传统上,化学镀作为一种表面处理方法应归属于电镀,是电镀的一个镀种。但化学镀不同于电镀,主要是因为化学镀不需要外加电源,而且操作方法与不同于电镀,其特点如下:
⑴镀层厚度均匀,化学镀液的分散程度接近。化学镀本身是一个自催化的氧化还原过程,只要催化基体与溶液接触到就可以施镀,几乎是基体形状的一个复制,达到仿形的程度,不会像电镀一样,出现由于电力线分布不均匀而引起的镀层厚度不均的现象。
⑵化学镀不仅可以在金属表面施镀,通过特殊的活化、敏化处理,也可以在非金属表面上进行。
⑶化学镀设备简单,不需要电源及阳极,只要在温度、pH值工艺参数合理的条件下,把待镀零件浸入在镀液中即可。
⑷化学镀的结合力、防腐性能都优于电镀。某些化学镀层还有特殊的物理化学性能。
⑸硬度高,耐磨性好,化学镀镍层热处理后硬度达Hv1100,工模具镀镍后一般寿命提高3倍以上。
⑹耐腐蚀强,化学镀镍层在酸、碱、盐、氨和海水等介质中都具有很好的耐腐蚀性,其耐腐蚀性胜于不锈钢。
化学镀镍技术在军事上得到广泛的应用,突出的例子如航空母舰上飞机弹射机罩和轨道的化学镀镍保护。弹射机的工作环境非常恶劣,飞机发动时的高温气流冲刷轨道,弹射时的巨大的作用力,海洋气候条件的腐蚀,使得弹射系统仅能使用6~12个月。现采用的表面处理工艺是:正确前处理后的弹射机罩,在电镀镍后,化学镀镍100um,然后再电镀镉12.5um,并经铬酸钝化。这样的复合涂覆保护层,具有很好的耐磨和抗微振磨损性能,弹射系统的使用寿命可延长至14~18年,即增加18倍。