品牌:大越科技 | 規(guī)格:500*500 | 材質(zhì):不銹鋼 |
產(chǎn)地:蘇州 |
通過(guò)電解或化學(xué)方法在金屬或某些非金屬上鍍上一層鎳的方法,稱為鍍鎳。鍍鎳分電鍍鎳和化學(xué)鍍鎳。電鍍鎳是在由鎳鹽(稱主鹽)、導(dǎo)電鹽、pH緩沖劑、潤(rùn)濕劑組成的電解液中,陽(yáng)極用金屬鎳,陰極為鍍件,通以直流電,在陰極(鍍件)上沉積上一層均勻、致密的鎳鍍層。從加有光亮劑的鍍液中獲得的是亮鎳,而在沒(méi)有加入光亮劑的電解液中獲得的是暗鎳。
化學(xué)鍍又稱為無(wú)電解鍍(Electroless plating),也可以稱為自催化電鍍(Autocatalytic plating)[1]。具體過(guò)程是指:在條件下,水溶液中的金屬離子被還原劑還原,并且沉淀到固態(tài)基體表面上的過(guò)程。ASTM B374(ASTM,美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì))中定義為Autocatalytic plating is “deposition of a metallic coating by a controlled chemical reduction that is catalyzed by the metal or alloy being deposited”。這一過(guò)程與置換鍍不同,其鍍層是可以不斷增厚的[2],且施鍍金屬本身也具有催化能力。
(一)電鍍鎳的特點(diǎn)、性能、用途:
1、 電鍍鎳層在空氣中的穩(wěn)定性很高,由于金屬鎳具有很強(qiáng)的鈍化能力,在表面能迅速生成一層極薄的鈍化
膜,能抵抗大氣、堿和某些酸的腐蝕。
2 、電鍍鎳結(jié)晶極其細(xì)小,并且具有優(yōu)良的拋光性能。經(jīng)拋光的鎳鍍層可得到鏡面般的光澤外表,同時(shí)在大
氣中可長(zhǎng)期保持其光澤。所以,電鍍層常用于裝飾。
3、 鎳鍍層的硬度比較高,可以提高制品表面的耐磨性,在印刷工業(yè)中常用鍍鎳層來(lái)提高鉛表面的硬度。
由于金屬鎳具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性,有些化工設(shè)備也常用較厚的鎮(zhèn)鍍層,以防止被介質(zhì)腐蝕。 鍍鎳層
還廣泛的應(yīng)用在功能性方面,如修復(fù)被磨損、被腐蝕的零件,采用刷鍍技術(shù)進(jìn)行局部電鍍。采用電鑄
工藝,用來(lái)制造印刷行業(yè)的電鑄版、唱片模以及其它模具。厚的鍍鎳層具有良好的耐磨性,可作為耐
磨鍍層。尤其是近幾年來(lái)發(fā)展了復(fù)合電鍍,可沉積出夾有耐磨微粒的復(fù)合鎳鍍層,其硬度和耐磨性比鍍
鎳層更高。若以石墨或氟化石墨作為分散微粒,則獲得的鎳-石墨或鎳-氟化石墨復(fù)合鍍層就具有很好的
自潤(rùn)滑性,可用作為潤(rùn)滑鍍層。黑鎳鍍層作為光學(xué)儀器的鍍覆或裝飾鍍覆層亦都有著廣泛的應(yīng)用。
4、 鍍鎳的應(yīng)用面很廣,可作為防護(hù)裝飾性鍍層,在鋼鐵、鋅壓鑄件、鋁合金及銅合金表面上,保護(hù)基體材
料不受腐蝕或起光亮裝飾作用;也常作為其他鍍層的中間鍍層,在其上再鍍一薄層鉻,或鍍一層仿金層,
其抗蝕性,外觀更美。在功能性應(yīng)用方面,在特殊行業(yè)的零件上鍍鎳約1~3mm厚,可達(dá)到修復(fù)目
的。特別是在連續(xù)鑄造結(jié)晶器、電子元件表面的模具、合金的壓鑄模具、形狀復(fù)雜的宇航發(fā)動(dòng)機(jī)
部件和微型電子元件的制造等方應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
5、 在電鍍中,由于電鍍鎳具有很多優(yōu)異性能,其加工量?jī)H次于電鍍鋅而居第二位,其消耗量占到鎳總產(chǎn)量
的10%左右。
(二)化學(xué)鍍鎳的特點(diǎn)、性能、用途:
1、 厚度均勻性 厚度均勻和均鍍能力好是化學(xué)鍍鎳的一大特點(diǎn),也是應(yīng)用廣泛的原因之一,化學(xué)鍍鎳避
免了電鍍層由于電流分布不均勻而帶來(lái)的厚度不均勻?;瘜W(xué)鍍時(shí),只要零件表面和鍍液接觸,鍍液中消
耗的成份能及時(shí)得到補(bǔ)充,鍍件部位的鍍層厚度都基本相同,即使凹槽、縫隙、盲孔也是如此。
2、 鍍件不會(huì)滲氫,沒(méi)有氫脆,化學(xué)鍍鎳后不需要除氫。
3、 很多材料和零部件的功能如耐蝕、抗高溫氧化性等比電鍍鎳好。
4、 可沉積在各種材料的表面上,例如:鋼鎳基合金、鋅基合金、鋁合金、玻璃、陶瓷、塑料、半導(dǎo)體等材
料的表面上,從而為提高這些材料的性能創(chuàng)造了條件。
5、 不需要一般電鍍所需的直流電機(jī)或控制設(shè)備。
6、 熱處理溫度低,只要在400℃以下經(jīng)不同保溫時(shí)間后,可得到不同的耐蝕性和耐磨性,因此,特別適用
于形狀復(fù)雜,表面要求耐磨和耐蝕的零部件的功能性鍍層等
鍍鎳類型編輯
鍍鎳液的類型主要有硫酸鹽型、氯化物型、氨基磺酸鹽型、檸檬酸鹽型、氟硼酸鹽型等。其中以硫酸鹽型(低氯化物)即稱之謂Watts(瓦特)鍍鎳液在工業(yè)上的應(yīng)用為普遍。幾種不同鍍鎳溶液中所獲得的鍍鎳層的物理性質(zhì),如表2-3-45所列。氨基磺酸鹽型、氟硼酸鹽型適用于鍍厚鎳或電鑄。檸檬酸鹽型適用于在鋅壓鑄件上直接鍍鎳。這幾種鍍液的成本比較高。
◆ 普通鍍鎳(暗鍍)
1.普通電鍍又稱暗鎳工藝﹐根據(jù)鍍液的性能和用途﹐普通鍍鎳可以分為低濃度的預(yù)液﹐普通鍍液﹐瓦特液和滾鍍液等。
預(yù)鍍液﹕經(jīng)預(yù)鍍可保證層與銅鐵基體和隨后的鍍銅層結(jié)合力良好。
普通液﹕該鍍液的導(dǎo)電性好﹐可在較低溫度下電鍍﹐節(jié)省能源﹐使用比較方便。
瓦特液﹕滿足小零件的電鍍﹐但鍍液要有良好的導(dǎo)電性和覆蓋能力。
2.鍍液配制方法
根據(jù)容積計(jì)算好所需要的化學(xué)藥品﹐分別用熱水溶解﹐混合在一個(gè)容器中﹐加蒸餾水稀釋到需體積﹐靜置到所需體積﹐靜置澄清﹐用虹汲法或過(guò)濾法把鍍液引入鍍槽﹐再加入已經(jīng)溶解的十二基硫酸鈉溶液﹐攪拌均勻﹐取樣分析﹐經(jīng)調(diào)整試鍍合格后﹐即可生產(chǎn)。
3.鍍鎳用陽(yáng)極
鎳陽(yáng)極材料的純度是電鍍中重要的條件﹐鎳的含量>99%﹐不純的陽(yáng)極導(dǎo)致鍍液污染﹐使鍍層的物理性能變壞。在鍍鎳中比較適宜的鎳陽(yáng)極有以下幾種﹕1.含碳鎳陽(yáng)極﹐2.含氧鎳陽(yáng)極﹐3.含硫鎳陽(yáng)極。
◆ 光亮鎳
鍍光亮鎳有很多優(yōu)點(diǎn)﹐不僅可以省去繁重的拋光工序﹐改善操作條件﹐節(jié)約電鍍和拋光材料﹐還能提高鍍層的硬度﹐便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)﹐但是光亮鍍鎳層中含硫﹐內(nèi)應(yīng)力和脆性較大﹐耐蝕性不如鍍暗鎳層﹐為了克服這些缺點(diǎn)﹐可采用多層鍍鎳工藝﹐使鍍層的機(jī)械性能和耐蝕性得到顯著的改善。
◆ 高硫鎳
高硫鎳一般含量為0.12~~0.25%。這種鎳具有比銅﹐銅錫合﹐暗鎳﹐光亮鎳﹐半光亮鎳﹐鉻等都高的電化學(xué)活性。高硫鎳鍍層主要用于鋼﹐鋅合金基體的防保-裝飾性組合鍍層的中間層﹐其原理是上層光亮鎳比下層半亮鎳含硫量高﹐因而使兩層間的電位差到100~~140mV﹐這樣使雙層鎳由單層鎳的縱向腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向腐蝕﹐構(gòu)成對(duì)鋼鐵基體的電化學(xué)保護(hù)作用。
◆ 鎳封
鎳封是在一般光亮鎳液中加入直徑在0.01~~1um之間的不溶性固體微粒(Sio2等)﹐在適當(dāng)?shù)墓渤练e劑幫助下﹐使這些微粒與鎳共沉積而形成復(fù)合鍍鎳層。當(dāng)在這種復(fù)合鍍鎳層表上沉積鉻層時(shí)﹐由于復(fù)合鍍鎳層表面上的固體微粒不導(dǎo)電﹐鉻不能沉積在微粒表面上﹐因而在整個(gè)鍍鉻層上的形成大量微孔﹐即形成微孔鉻層。表面存大的大量微孔﹐可在很大程度上普通鉻層中存的巨大內(nèi)應(yīng)力﹐因而減少了鍍層的應(yīng)力腐蝕﹐尤為重要的是鉻層上的大量微孔﹐將鉻層下面的鎳層大面積地暴露出來(lái)﹐在腐蝕介質(zhì)的作用下﹐鉻與鎳組成腐蝕電池﹐鉻層為陰極﹐微孔處暴露的鎳層為陽(yáng)極而遭腐蝕﹐從而改變了大陰極小陽(yáng)極的腐蝕模式﹐使得腐蝕電流幾乎被分散到整個(gè)鍍鎳層上﹐從而防止了產(chǎn)生大而深的直貫基體金屬的少量腐蝕溝紋和凹坑﹐并使鍍層的腐蝕速度減小﹐且向橫向發(fā)展﹐因而保護(hù)了基體金屬﹐顯著的提高了鍍層的耐腐蝕性能。
◆ 緞面鎳
緞面鎳又叫緞狀鎳。緞面鎳與鎳封工藝沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。它具綢緞狀的外觀﹐鍍絡(luò)后不會(huì)像光亮鎳鍍層鍍鉻那樣有閃光﹐因而人眼注視后不會(huì)覺(jué)得疲勞﹐可以作為避免光線反射的防眩鍍層。這類鍍層在汽車反光鏡﹐車輛內(nèi)部注視零件﹐醫(yī)療手術(shù)器械﹐機(jī)床零件﹐眼鏡鏡框等表面已得到廣泛應(yīng)用。
◆ 高應(yīng)力鎳
在特定的鍍鎳液中加入適量的添加劑﹐能獲得應(yīng)力較大的容易龜裂成微裂紋的鎳層﹐這種鎳層﹐叫做高應(yīng)力鎳。
高應(yīng)力鎳是在光亮鎳的表面上再鍍一層1um左右的鎳層。由于高應(yīng)力鎳的內(nèi)應(yīng)力大﹐所以在它的表面按常規(guī)再鍍0.2~~0.3um的普通鉻層后﹐在鉻層與高應(yīng)力鎳應(yīng)力的相互作用處﹐高應(yīng)力鎳層即產(chǎn)生大量微裂紋﹐并導(dǎo)致鉻層表面也形成均勻的微裂紋。與鎳封一樣﹐鉻層成為微間斷鉻﹐只是由高應(yīng)力得到的是微間斷鉻﹐在腐蝕介質(zhì)的作用下﹐這些裂紋部位殂成無(wú)數(shù)個(gè)微電池﹐使腐蝕電流分散在微裂紋處﹐從而使整個(gè)鍍層的耐蝕性能得到明顯的提高。
◆ 鍍多層鎳
鍍多層鎳是在同一基體上﹐選用不同的鍍液成分及工藝條件﹐獲得二層或三層的鍍鎳層﹐目的是在不增加鎳層厚度或減低鎳層的基礎(chǔ)上﹐增加鎳層的耐蝕能力。在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的多層鎳/鉻組合層休系有
雙層鎳 半光亮鎳/光亮鎳/鉻
三層鎳 半光亮鎳/高硫鎳/光亮鎳/鉻
半光亮鎳/光亮鎳/鎳封/鉻(微孔鉻)
半光亮鎳/光亮鎳/高應(yīng)力鎳/鉻(微裂紋鉻)
◆ 氨基磺酸鹽鍍鎳
氨基磺酸鹽鍍鎳的主要優(yōu)點(diǎn)是所得到的電鍍層應(yīng)力低﹐鍍液沉積速度快﹐但價(jià)格較貴﹐用于電鑄和印刷電路板鍍金前鍍鎳。
◆ 檸檬酸鹽鍍鎳
檸檬酸鹽鍍鎳工藝主要用于鋅壓鑄件的電鍍。主要的維護(hù)措施是﹕控制硫酸鎳與檸檬酸鹽之比在1﹕1.1~~1.2﹐溫度不可過(guò)高﹐以防止檸檬酸鹽分解﹐嚴(yán)格控制﹐pH值﹐零件入槽進(jìn)采用沖擊電流(2~3A/dm2)以保證結(jié)合力良好。檸檬酸鹽鍍鎳應(yīng)用還不廣,成功生產(chǎn)的廠家不多。
白斑對(duì)策編輯
出現(xiàn)原因
電鍍鎳出現(xiàn)的白色斑點(diǎn)是由一種高碳物引起,高碳物是由熱處理滲碳過(guò)程及電鍍前處理時(shí)的酸洗過(guò)程中產(chǎn)生的。
(1)1018料正常滲碳后表層的碳(主要是Fe、C)
可達(dá)0.8~1.2,突出在鍍層中的顆粒是由于前處理清洗不,使工件表面的顆粒掉入了鍍液中,在電鍍過(guò)程中由于有攪拌作用,使這些游離于鍍液中的顆粒與鎳離子產(chǎn)生了共沉積。
(2)鍍層中沒(méi)覆蓋的孔洞,主要是前處理酸洗過(guò)程產(chǎn)生過(guò)腐蝕(表面脫碳)引起的。電鍍廠酸洗液的主要成分是HCl 1:1;H2SO4(98%)50 mL/L;該配方對(duì)普通碳鋼可以,對(duì)高碳鋼則濃度太高。含碳量越高,酸洗反應(yīng)越劇烈。表面脫碳后,對(duì)工件的導(dǎo)電性和鍍層的附著力有很大的影響。鍍層中的孔洞實(shí)際上是由于高碳部分導(dǎo)電性差(或附著力差),鍍層難于覆蓋造成的。
解決辦法
(1)改進(jìn)前處理清洗工序,采用超聲波清洗的方法,使?jié)B碳后附著力差的顆粒在清洗中脫落下來(lái)。
(2)及時(shí)對(duì)鍍液進(jìn)行過(guò)濾。
(3)改進(jìn)酸洗工藝:主要是降低酸洗液的濃度、加入合適的緩蝕劑并適當(dāng)控制酸洗的時(shí)間,避免過(guò)腐蝕。
通過(guò)采取上述措施,使該產(chǎn)品電鍍白斑問(wèn)題得到了根本性的解決。
發(fā)展簡(jiǎn)史編輯
鍍鎳溶液的歷史與電鍍相比,比較短暫,在國(guó)外其真正應(yīng)用到工業(yè)僅僅是70年代末80年代初的事。 1844年,A.Wurtz發(fā)現(xiàn)金屬鎳可以從金屬鎳鹽的水溶液中被次磷酸鹽還原而沉積出來(lái)?;瘜W(xué)鍍鎳技術(shù)的真正發(fā)現(xiàn)并使它應(yīng)用至今是在1944年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的A.Brenner和G.Riddell的發(fā)現(xiàn),弄清楚了形成涂層的催化特性,發(fā)現(xiàn)了沉積非粉末狀鎳的方法,使化學(xué)鍍鎳技術(shù)[1] 工業(yè)應(yīng)用有了可能性。但那時(shí)的化學(xué)鍍鎳溶液極不穩(wěn)定,因此嚴(yán)格意義上講沒(méi)有實(shí)際價(jià)值。 化學(xué)鍍鎳工藝的應(yīng)用比實(shí)驗(yàn)室研究成果晚了近十年。第二次大戰(zhàn)以后,美國(guó)通用運(yùn)輸公司對(duì)這種工藝發(fā)生了興趣,他們想在運(yùn)輸燒堿筒的內(nèi)表面鍍鎳,而普通的電鍍方法無(wú)法實(shí)現(xiàn),五年后他們研究了發(fā)展了化學(xué)鍍鎳磷合金的技術(shù)、公布了許多專利。1955年造成了他們的第一條試驗(yàn)生產(chǎn)線,并制成了商業(yè)性有用的化學(xué)鍍鎳溶液,這種化學(xué)鍍鎳溶液的商業(yè)名稱為“Kanigen”。 國(guó)外,特別是美國(guó)、日本、德國(guó)化學(xué)鍍鎳已經(jīng)成為十分成熟的高新技術(shù),在各個(gè)工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)的化學(xué)鍍鎳工業(yè)化生產(chǎn)起步較晚,但近幾年的發(fā)展十分迅速,不僅有大量的論文發(fā)表,還舉行了性的化學(xué)鍍會(huì)議,據(jù)第五屆化學(xué)鍍年會(huì)發(fā)表文章的統(tǒng)計(jì)就已經(jīng)有300多家廠家,但這一數(shù)字在當(dāng)時(shí)應(yīng)是極為保守的。據(jù)推測(cè)國(guó)內(nèi)每年的化學(xué)鍍鎳市場(chǎng)總規(guī)模應(yīng)在300億元左右,并且以每年10%~15%的速度發(fā)展。