〖创富工程〗金属表面处理系列生产技术汇编

金属表面合金催化技术（化学镀）
概  况
一、什么是化学镀
化学镀(镍)是在金属或合金层的催化作用下，用控制的化学还原所进行金属的沉积.
二、化学镀的来历
1944年，美国NBS实验室的Brenner和Riddle为了解决枪管的红硬性问题，在枪管内沉积Ni-W和Ni-Co合金，为了避免阳极钝化、筛选还原剂，使用了次磷酸钠。结果，枪管的内、外表面均沉积了镀层，而且电流密度迢过了FARADAY定律所给予出的理论值，这一过程被描述为金属的自催化还原形成金属沉积。在1946年的第三十四届AES年会上，Brenner总结了他们的发现，并提出出了由Blum杜撰的“Electoless”一词。自此，一种具有革命性的金属沉积方法---“化学镀”问世了。
三、化学镀的优点
1.可以镀得所需任何厚度，甚至可优于电镀，却不需电能。
2.可以用于任何镀件，包括非导体，如玻璃、陶瓷、塑料等。
3.镀液在多数情况下，象电镀溶液一样，可以连续使用。
4.化学镀的设备简单、操作方便，并可镀特殊性能的膜（如磁性膜等）。
5.无论零件几何形状如何，只要是镀液能够达到的地方，沉积层厚度都是均匀的。
四、化学镀的不足
对工艺条件要求较高，同时，预处理环节也有较高的要求。
五、化学镀能做什么
化学镀能提供性质优良的防腐耐蚀镀层，在以下方面有广泛应用:
1.在汽车产业方面。离合器、连轴器、主汽筒、活塞、燃料喷嘴等。
2.在电子原件产业。主框架、陶瓷外壳、电容器、太阳能电极等。
3.在电子计算机办公仪器产业。硬盘、驱动器，主轴、中摆、刷板等。
4.在产业机械方面。泵、管道、热交换器、离心分离机、流量计、模具等。
此外，在化工机械，印刷和纺织工业等用的圆柱和滚筒，航天工业，医药工业，纺织机械，石油工业，轻武器，包装机械，电子和计算机，维修工具等。如美国，西德克萨斯一地区250口油井，近几年安装了近万米化学镀的管道，大大延长了油管的寿命。
六、化学镀的原理
是不利用外加电源，而利用还原剂将溶液中的金属离子还原并沉积在具有催化活性的物理表面上，使之形成金属镀层的工艺方法，叫化学镀，又称不通电的镀或称自催化镀.
七、化学镀的种类
(1).化学镀的种类较多，按沉积出金属的种类可分为:
A.沉积出单金属首先获得成功的是沉积出单金属镍，钴，然后是做为货币金属的金，银，铜和金白金族金属，如:铂，锗等金属.
B.沉积出合金有些无素如磷，钒，铬，锰，钼，铊等虽不能单独析出，但可以靠诱导共析.若把这些金属无素相互结合，用化学镀方法可以获得许多种合金镀层.
(2).此外，对化学镀，可按还原剂的种类分类:
A.用次亚磷酸时，镀层中混入磷而开成非晶态；
B.用硼系还原剂而使镀层中混杂硼而开成非晶态.
八、哪种用的最广
化学镀镍是化学镀中最广泛的方法.由于其技术成熟化，工艺简便，镀层均匀，耐磨耐蚀，低污染等优异特性而在各国工业中得到广泛应用.此外化学镀镍具有污染低，镍利用率高的优点而受环保部门的重视，化学镀镍溶液中镍离子的浓度是电镀镍的1/10以下，其余为食品级的络合剂，缓冲剂等，是一种低污染工艺.而且Ni-P合金是一种很好的代铬镀层，不仅可消除六价铬对确良环境的污染，而且可以省去镀后的研磨，大大提高了生产效率.化学镀镍按溶液PH值可分为酸性化学镀镍(PH值为4-7)和碱性化学镀镍(PH值为8-11)两大类；其中常用的酸性Ni-P化学镀工艺按磷含量又可分为高磷，中磷，和低磷三类.
高磷工艺:含磷11%以上，镀层非磁性，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，不应用于耐蚀性要求高的零部件.
中磷工艺:含磷6-9%，在工业中应用最为广泛，如汽车，电子，办公设备，精密机械等工业，中磷含量的镀镍镀层经过热处理，部分晶化形成Ni3P弥散强化相，镀层硬度大大提高.
低磷工艺:含磷量为2-5%，低磷层有特殊的机械性能.如硬度高，耐磨性好，内应力低，是目前研究开发的热门.
九、哪里有相关资料
国内资料非常有限，现只找到一本：《化学镀镍的原理与工艺》，周荣廷，国防工业出版社，1975。
十、化学镀的前景
化学镀的研究将深入到多元合金镀与复合镀领域，性能将有更大的改善。化学镀有非常广阔的应用前景.它将在取代电镀、材料革新方面起到巨大的作用.详见研究应用.
十一、国内研究应用情况如何
由于对化学镀优点的认识不足，国内有关化学镀的研究应用方兴未艾，研究主要集中在沉积机理、耐蚀耐磨性能方面；而产业化应用才刚起步，发展潜力很大。
金属表面特种合金催技术（化学镀）合金耐蚀耐磨性的研究是中国科技部立项的研究项目，经过我们几家单位的联合努力研究，功克了化学镀的数个难题，与国内国外的研究对比有所发展与创新。
本项目研究了以下几项内容：
1、施镀工艺对形成的合金镀层成分与结构的影响。
2、非晶态NI-W-P合金镀层晶化处理对其耐磨性，耐蚀性的影响。进行了镀层硬度测试，耐磨性测试，并与T10工具钢进行了性能比较试验。
3、晶化温度对镀层组织形及结构的影响。
4、晶化处理对镀层电化学行为的影响。将镀层与NI-W-P合金18-8型不锈钢耐蚀性进行对比实验。
5、镀液稳定性提高与使用寿命实验。
6、对油田应用构件进行了化学镀，并进行了现场实验。
通过以上研究，优化了各项工艺参数，获得了预期的结果，化学镀Ni-W-P非晶态合金镀层耐蚀性优于是8-8不锈钢，耐磨性优于HRC60的工具钢。在保证现时磨性优良的同时，使镀层仍可保持与非晶合金的良好耐蚀性。
本项目研究中解决的几个难题:
1、稳定获得一定厚度的耐磨性良好的Ni-W-P非晶合金镀层，找出了可靠性与重现性良好的工艺条件。
2、化学镀Ni-W-P非晶态合金晶化转变温度的确定。
3、在油田采油系统构件上施镀，然后落入吉林油新民采油厂腐蚀最严重的井下现场应用。
同国内外有关研究对比，本研究在以下方面有所发展，有所创新：
1、获得含W量高达到27.25%(WT)的非晶Ni-W-P合金镀层，并发现透射电镜下其特殊的组织形及其在晶化过程中组织化(形成纳米材料)特征。
2、本研究发现，只要晶化温度控制得当，可以在获得高耐磨性的同时使其仍保持良好的耐蚀性。
3、首次在油田抽油系统中应用，获得良好的使用效果。
欢迎合作：相信大家在看完前面的页后，对化学镀和我们的工作有了较为全面的了解。我们希望自己的研究成果能给企业带来更多的效益。
在这里，不妨一起作一个市场预测：
１、化学镀合金耐蚀耐磨的特性是目前使用中的其它任何金属所不具备的。
（１）用于油田采油系统，仅更换部件的维修费一项，每年每囗腐蚀井即可节约20万元，若油田系统的腐蚀件都采用此项工艺处理的话，经济效益将相当可观。
（２）用于汽车和汽车零部件加工生产中，不但可节省热处理反复加热造成的能源消耗，而且不必担心在反复加热冷却时工件的变形开裂。
（３）一些工具，量具，模具的加工与修复更是其它加工工艺所不具备的。
２、原来必须用高合金钢和不锈钢的部件，在强度允许的情况下采用普通碳钢加此工艺即可满足要求，节省大量的优质钢材。
３、由于化学镀Ni-W-P合金高温的抗氧化性，可满足一些特殊的应用领域。
总之，化学镀Ni-W-P合金的市场应用前景广阔，此项技术在电子、医学、纺织、生物工程等领域的应用有待进一步开发。
可以说，我们成果的市场前景是非常广阔的，希望有意投资的企业家或在生产中存在腐蚀磨损问题的厂家与我们联系，以推进这一研究成果的产业化。
金属表面合金催化技术（化学镀）
工   艺
特种合金催化技术是在不加外电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到Ni—P合金镀层的方法。当镀层沉积到活化的零件表面上，由于Ni具有自催化能力，它的还原过程还会自动进行下去，直到把零件取出镀槽为止。。。。。