化学镀Ni-W-P合金镀层的研究+文献综述(3)
1.2.2 化学镀镍的发展概况
化学镀镍基二元台金Ni-P合金在1950年，由Brenner和Riddell首次获得美国专利[6]，之后又出现了胺基硼烷及硼氢化物为还原剂的化学镀Ni-B合金。在40多年的时间里，人们主要围绕着化学镀Ni-P台金镀层最优化工艺的选择、镀液的稳定性及再生、镀液工艺参数的控制，镀层成分及结构与性能的关系以及镀层的沉积机理等进行研究开发工作，使该工艺日臻完善、成熟。但是，随着科学技术的迅猛发展，化学镀Ni-P台金镀层已不能满足高耐磨、耐蚀、耐热及电磁性能等方面的要求。近年来，性能更加优异的化学镀镍基三元台金及化学镀镍基复合镀层发展很快，其中化学镀Ni-W-P合金的工艺研究已有报导[7-8]，关于该镀层性能的研究刚报导甚少，本文在原有工作的基础上，重探讨了化学镀Ni-W-P台金镀层的耐磨损、耐腐蚀特性。
1.2.3 化学镀的分类
化学镀镍的分类：
（1）按镀液的PH值分类：有酸性、中性和碱性三类。
（2）按沉积温度分类：有低温、中温、高温三类。
（3）按合金成分分类：有低磷、中磷和高磷三类。
高磷工艺(HP)：含磷10％(质量)以上，镀层为非磁性，随着磷含量的增加，镀层的抗蚀性能也增加。利用镀层的非磁性，主要应用于计算机磁记录装置的硬盘，还应用于耐蚀性要求高的零部件。中磷工艺(MP)：含磷量6％～9％(质量)，在工业中应用最广泛。如汽车、电子、办公设备、精密机械等工业。中磷含量的化学镀镍层经热处理，部分晶化，形成Ni3P弥散强化相，镀层硬度大大提高。低磷工艺(LP)：含磷量2％～5％(质量)，低磷镀层有特殊的力学性能。如镀态硬度可达Hv700，耐磨性好，韧性高，内应力低，是目前研究开发的热门。美国的T．Bleeks，G．Shawhan发表了代替硬铬的新技术，即采用低磷含量的化学镀镍(LPEN)。低磷的Ni—P镀层经350℃～440℃．1h热处理．其砸摩和耐磨件明显优千硬．
（4）按所用还原剂分类：有Ni-P、Ni-B等。
化学镀Ni-P合金工艺，采用次磷酸及其盐类作为还原剂，除了镍离子被还原以外，次磷酸根本身也会被吸附氢原子还原为磷，因而形成Ni-P合金镀层。Ni-B合金工艺，采用硼氢化钠NaBH4或二甲基胺基硼烷(CH3)2NH•BH3(简称DMAB)作为还原剂，因而形成Ni-B合金镀层。
1.2.4 化学镀镍的机理
（1） 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，目前工业上应用最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”。
A 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H2PO2-催化脱氢产生原子氢。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H2PO2-水解产生，也可以是由原子态的氢结合而成。
B 氢化物理论：氢化物理论认为，次磷酸钠分解不是放出原子态氢，而是放出还原能力更强的氢化物离子（氢的负离子H-），镍离子被氢的负离子所还原。在酸性镀液中，H2PO2-在催化表面上与水反应，在碱性镀液中，则为镍离子被氢负离子所还原，即氢负离子H-同时可与H20或H+反应放出氢气：同时有磷还原析出。
（2）特点：迄今为止，化学镀镍的发展已有50多年的历史。经过半个多世纪的研究开发，化学镀镍已进入发展成熟期，其现状可概括为：技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛。用化学镀镍沉积的镀层，有一些不同于电沉积层的特性。①以次磷酸钠为还原剂时，由于有磷析出，发生磷与镍的共沉积，所以化学镀镍层是磷呈弥散态的镍磷合金镀层，镀层中磷的质量分数为1%～l5%，控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔，耐蚀性远优于电镀镍。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时，化学镀镍层是镍硼合金镀层，硼的含量为1%～7%。只有以肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层，含镍量可达到99．5%以上。②硬度高、耐磨性良好。电镀镍层的硬度仅为l60～180HV，而化学镀镍层的硬度一般为400～700HV，经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度，故耐磨性良好，更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。③化学稳定性高、镀层结合力好。在大气中以及在其他介质中，化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。与通常的钢铁、铜等基体的结合良好，结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。④由于化学镀镍层含磷（硼）量的不同及镀后热处理工艺的不同，镀镍层的物理化学特性，如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化，是其他镀种少有的。所以，化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。
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