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化学镀镍工艺

发布时间:2017-05-19

l        标准

 

GB5267.1 紧固件 电镀层

 

l        工艺流程

 

一、 碳钢和低合金钢的前处理工艺流程

 

机械除油除锈→水洗→化学除油→水洗→酸洗→水洗→活化→→水洗→去离子水洗

 

主要步骤的工艺要求

 

  1.机械除油除锈

 

  一般的工件表面都有油污和锈蚀,大量油污可用干布擦净,锈蚀的部位用水砂纸打磨。有的工件表面有锈皮、焊渣、旧漆层等,则需进行机械抛光、振光或喷砂处理。

 

  2.化学除油 除油液配方: 氢氧化钠 20g/l 碳酸钠 30g/l 磷酸钠 30g/l OP-10 1ml/l

 

  工艺条件  温度: 60-80℃ 时间 3-5分钟

 

  如果一次除油不彻底,应用水冲洗后再浸入除油液中,如此反复操作,直至油除净为止。油除净的标准是基体表面达到完全润湿状态,能形成均匀水膜,无挂珠。

 

  3.涂保护漆 如果要求零件局部镀覆,则需对不要求镀的部位涂保护漆。涂保护漆时应小心仔细,需保护的部位的涂层应连续均匀,不保护的部位 绝对 不允许沾有保护漆。

 

保护漆通常采用聚胺脂清漆,涂漆后应放置24小时方可进行化学镀。

 

  4.酸洗   酸洗液配方:1∶1 盐酸(体积比)

 

  工艺条件   温度: 室温 时间: 15-30秒

 

  酸洗后要求工件表面无锈。

 

  5.活化   活化液配方 10% 硫酸 (体积比) ρ H2SO4 =1.84 g/cm 3

 

  工艺条件 温度: 室温 时间: 10-20 秒

 

  一般要求当工件表面有大量细小均匀气泡溢出时停止活化。

 

二、不锈钢、高合金钢的前处理工艺

 

  由于不锈钢和高镍、铬含量合金钢的表面上有一层钝化膜,若按常规钢铁件表面预处理的方式进行前处理,化学镀层的结合强度很差,很难保证结合力。所以在一般除油后要附加在浓酸中进行阳极处理,以改善镀层的结合强度。为可靠起见,还可以进行预镀镍,进行活化。常见工艺如下:

 

  化学除油→热水清洗→冷水清洗→电解清洗→二次除油→热水清洗→冷水清洗→电解清洗→预镀镍活化→冷水清洗→去离子水洗

 

  工艺配方及工艺说明

 

  化学除油:与普通钢铁件除油配方相同,60-80℃;

 

  热水清洗:60-80℃,约2分钟;

 

  冷水清洗:两次逆流漂洗或喷淋清洗,室温,约2分钟;

 

  电解清洗:碱性脱脂液配方可与上面的化学除油液配方相同,阳极电流密度为30-55安培/平方分米,15-30秒;

 

  预镀镍:闪镀液配方为: 6水氯化镍240克/升,盐酸(30-33%)320ml/L,阳极为镍板,工件阴极,电流密度,3.5-7.5安培/平方分米,2-4分钟;

 

 

 

化学镀镍工艺——镀前处理需知

 

     化学镀镍的对象是具体的工件,进厂待镀的工件状况,包括工件材质、制造或维护方法,工件尺寸和最终使用情况是不同的;因此前处理方法应有所不同。在确定正确的前处理工艺流程时,必须对工件善有充分的了解。

 

  1.合金类型 为保证镀层足够的结合力以及镀层质量,必须鉴定基体材质。某些含有催化毒性合金成分的材料在镀前处理时加以表面调整,保证除去这些合金成分后才能进行化学镀镍。例如:铅(含铅钢)、硫(含硫钢)、过量的碳(高碳钢)、碳化物(渗碳钢)等。因为这些物质的残留会产生结合力差和起泡问题。而且,在未除净这些物质的表面、镀层会产生针孔和多孔现象。另一种处理方法是在镀前采用预镀的方法隔离基体才料中有害合金元素的影响。在不清楚待镀工件材质而且又不可能进行材料分析的情况下,必须进行预先试验,试合格后方可处理工作。

 

  2.工件的制造历史 钢件表面状况由于渗碳、渗氮、淬火硬化后提高表面硬度是重要的变化途径之一。通常化学镀镍在硬度范围HRC58-62的铁件表面上镀层的结合力是难以合格的。一方面,上述硬度范围的工件必须进行特别的清洗方法,即在含氰化物的溶液中周期换向电解活化或其它合适的电解清洗,以便溶解除去表面的无机物质诸如碳化物。另一方面,在施镀中产生的表面应力,诸如航天工业用的表面有较高张应力的工件,必须在镀前镀后进行去应力处理,以获得合格的结合力。在制造过程中工件表面大量通讯以除去的机械润滑油和抛光剂等也必须在镀前清除干净。

 

  3.工件的维修历史  工件维修时为除去表面的有机涂层、铁锈或氧化皮,采用喷砂处理,这种工件是化学镀前最难处理的。因为这些工件表面不仅嵌进了残留物质,而且腐蚀产物附着得很牢。在这种情况下,应先采用机械方法清洁表面,以保证后续化学清洗和活化工序的质量。为除去工件表面嵌进的油脂和化学脏污,有时预先烘工件十分有效,尽管这不是唯一的好用的清除方法。

 

  4.工件的几何尺寸  许多工件的几何赃妨碍了采用某前处理技术,如大尺寸的容器以及内表面积很大的管件就是如此。通常清洗和活化钢件应包括电解清洗和活化,在上述情况下,应采用机械清洗、化学清洗和活化更为可行。对于具有盲孔和形状复杂的零件,需要加强清洗工序以解决除去污垢、氢气泡逸出和溶液带出的问题。在工件吊挂和放置方法上也应考虑解决上述问题。

 

  5.工件非镀面的阻镀问题  许多工件要求局部化学镀镍,因此必须彩屏蔽材料将非镀部分保护起来。屏蔽材料可用压敏胶带、涂料、专用塑料夹具等。当然市场上现在有商品的阻镀涂料(或叫保护漆)出售,并且高级一点的,可以镀后轻松除去,用专用溶剂溶解后可以反复使用。

 

  6.化学清洗  浸洗是化学镀前处理的重要步骤之一,其重要的功能在于清除工件表面的污垢,为保证清洗效果,通常使用清洗剂、机械搅拌和加温。采用碱性清洗剂时必须加热至60-80℃,以便彻底清洗污垢,大多数碱性清洗采取浸洗并且强力搅拌,也可以采用喷淋清洗方式。市售的浸洗清洁剂的质量和去污能力差异很大,因此根据工件污染程度选用清洁剂是很重要的。

 

  7.电解清洗  电解清洗化学镀镍活化处理前的末道清洗方法,多适用于精密零件。直流电解清洗即阻极电解清洗的优点在于工件表面产生大量的氢气增加了洗涤效果;其缺点在于工件带负电,因而吸附清洗溶液中的铜、锌和其它金属离子、皂类和某些胶体物质,在工件上形成疏松的电极泥以致带去。电解清洗时采用周期换向电注,当工件为阳极时,迫使工件表面带正电荷的离子和污垢脱离。而且工件表面生成的氧气有利于有效地洗涤掉嵌牢在工件上的污垢,由清洗溶液中的清洁剂去润湿污垢,乳化转换掉污垢。

 

  8.水洗  两个前处理工序之间的水洗工序,目的在于防止上道工序带出的溶液对下道工序溶液的污染和从工件表面清除污垢、金属离子污染和电极泥,以保证镀层结合力合格。水洗工序进行得好坏与设计出一个好的工艺流程是很重要的,应避免共用漂洗,即回头至先前用过的槽中漂洗的现象出现。

 

化学镀镍的后处理在化学镀镍施镀结束之后必须采取清洗和干燥,目的在于除净工件表面残留的化学镀液、保持镀层具有良好的外观,关且防止在工件表面形成“腐蚀电池”条件,保证镀层的耐蚀性。除上之外,为了不同的目的和技术要求还可能进行许多种后续处理;当然,后处理还包括对不合格镀层的退除。

 

三、消除氢脆的镀后热处理

 

  如果进行热处理是为了提高镀层硬度,不必单独进行降低氢脆的热处理。热处理应在机加工前进行,若钢铁基体的抗张弗度大于或等于1400MPa,应及时进行镀后热处理。镀后的钢铁零件可按照下表进行除氢处理  

 

钢的最大抗张强度值Rm/MPa

温度/℃

时间/h

镀后至热处理时,允许的最长延迟时间/h

<1050

无要求

-

-

1050-1450

190-220

8

8

1450-1800

190-220

18

4

>1800

190-220

24

0

 

提高结合强度的热处理

 

为了提高基体金属上的自催化镍-磷镀层的结合强度,应按需方规定进行热处理,镀层厚度为50μm,或低于50μm的工件可按下表推荐的规范进行热处理,较厚的镀层进行较长时间的热处理。

 

基体材料

时间/h

温度/℃

铍和铍合金

1-1.5

155±5

 

4

140±5

时效-硬化处于是的铝和铝合金

1-1.5

130±10

未进行时效-硬化处理的铝和铝合金

1-1.5

160±10

镁和镁合金

2-2.5

190±10

铜和铜合金

1-1.5

190±10

镍和镍合金

1-1.5

230±10

钛和钛合金

10

280±10

碳钢和合金钢

1-1.5

210±10

钼和钼合金

2-2.5

200±10

 

  提高镀层硬度的热处理

 

  为提高化学镀镍层的硬度关达到技术要求的硬度值,热处理技术条件应综合考虑热处理温度、时间以及镀层合金成分的影响。通常为获得最高硬度值,采用得最多的热处理温度是400℃下保温一个小时,当然在低于400℃条件下,考虑延长热处理时间也可以达到热处理地效果。一般我们在确定热处理工艺时,要首先确定化学镀镍层的合金成分,通过试验验证达到效果后才能进行执处理。

 

此外,在热处理过程应避免快速升温和快速冷却,在确定热处理时间时应考虑工件质量。当热处理温度超过250℃时,为避免镀层外观变色和表面氧化,热处理应在惰性或者还原气氛中进行;但是抗张强度超过1400MPa的钢铁零件不能在氢气气氛中热处理。应该注意,高温热处理对某些基体材料的机械性、尺寸精度和镀层的耐蚀性将产生不利影响。为了得到所需的最络硬度值,应该考虑最佳的热处理时间与温度组合。

 

  400℃热处理时保温时间对硬度的影响HV100

 

含磷量(%)

镀态

热处理后/h

 

1/4

1/2

1

2

20

 

2.8

692

821

-

812

773

-

 

4.5

732

811

911

923

951

977

 

6.8

611

782

852

915

957

967

 

7.1

602

-

921

-

-

916

 

8.7

584

863

890

893

913

-

 

9.6

547

-

1001

-

-

-

 

12.1

509

845

827

890

766

-

 

 

 

 

l         镀镍工业现状

 

最近的十几年间,我国的光亮镀镍工艺、高装饰重防护的多层镍铬工艺、黑镍、沙面镍、深孔镍的开发与应用迅猛发展,是电镀行业中的热门话题。十分重要的一个原因是我国摩托车、汽车及其他制造业飞速发展,全国约1600多万辆摩托车生产,汽车铝轮毂的电镀加工不仅推动了光亮镀镍工艺的发展,同时也促进了多层镍铬体系的工业化应用,仅广东省年消耗金属镍阳极达8000余吨。BASF在十余年前推出十余种镀镍中间体。成功地占领了镀镍光亮剂市场,与此同时,国际镍公司INCO推出高品质的多种镍阳极和镍盐,这些都大大加速了我国光亮镀镍工艺与多层镀镍工艺的发展,其他的国外品牌如美国的PMC公司推出部分Ni,Cu,Zn光亮剂中间体,天津的天海公司引进印度的系列镀Ni中间体,德国Dillenberg 公司亦有中间体与光亮剂在国内销售。国际著名的Atotech 、OMI、 Canning以及我国深圳华美公司,深圳天泽公司的镀镍光亮剂行销全国,广泛应用。

 

我国的镀镍光亮剂由上海轻工业研究所,上海轻工业专科学校,上海长征电镀厂,武汉材保所,广州电器科学研究所研究较早,著名的791、BE、871都是二十年前的著名品牌。

 

武汉材保所、广州电器科学研究所、上海长征电镀厂还在多层镍铬组合镀层方面作了十余年研究应用。这里特别要提到的是武汉材保所积近四十年开发研究涂层测厚的理论与实践,供给客户系列化的step多层镍层间电位差测量装置,促进了我国多层镀镍工艺的工业应用。他们最近研制的DJH-G 3000型电解式测厚仪,采用Windows XP操作系统,全新数字化测量平台,大型LCD动态显示测量过程与结果。还对测量结果储存;统计分析及打印报告能精确测量多种金属与非金属基体上的单金属、合金、复合镀层以及多层镍和层间电位差,分辩率达0.01μm;最新开发的ZD-B智能电解测厚仪除了包罗镀层厚度,层间电位差的测量与记录之外,还可以测量电极过程的动态极化曲线,非常适用于大企业,高校和科研单位应用。

 

武汉风帆表面工程有限公司,率先工业制造丙烷磺内酯,实现镀镍光亮剂重要中间体PPS的工业化生产销,打破了外国公司的垄断和PPS依赖进口的局面,并出口东南亚和北美,同时为酸性铜光亮剂的新中间体研制奠定了基础。该公司工业化生产镀镍光亮剂中间体20余种。

 

广东达志化工有限公司,利用自己的区位优势,在镀镍光亮剂中间体研发上做了不少工作,特别是镀镍中间体结构特点与性能的关系。为适应市场对普通光亮镍、高整平镍、高光亮镍、乌光亮镍、高走位白亮镍的需求,共推出32个镀镍光亮剂中间体

 

深圳的吉鸿昌化工也是一个在镀镍光亮剂及其中间体制造上很有技术实力的单位,镀镍中间体亦有近廾种,供给国内、外客户。

 

地处河北的金日化工有限公司是一个依托天津技术力量生产电镀特种助剂而著称的企业,它为第一代、第二代氯化钾镀锌提供了大量载体,最近引进意大利气相反应装置,生产镍光亮剂中用量较大的BEO、BMP等,毫无疑问,这对提高镀镍中间体的品质会大有好处。

 

几个公司的实例足以看出我国电镀光亮剂、中间体制造技术的长足进步。但是我们还要清醒地看到,德国、美国化工原材料品质好,制造、控制设备先进,检测分析手段齐全。在Ni,Cu,Zn中间体工业化过程中一系列的分离,提纯技术有待我们去攻克。拥有100位博士研发的BASF公司,决不是我国一般企业的技术,设备水平所能竞争得了的。但是各发挥其长、避其短,在激烈的市场竞争中都会找到正确的自身的定位。

 

由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能,该项技术已经得到广泛应用,目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。据报道,化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下:航空航天工业:9%,汽车工业:5%,电子计算机工业:15%,食品工业:5%,机械工业:15%,核工业:2%,石油工业:10%,塑料工业:5%,电力输送工业:3%,印刷工业:3%,泵制造业:5%,阀门制造业:17%,其他:6%。世界工业化国家的化学镀镍的应用经历了80年代空前的发展,平均年净增速率高达10%~15%;预计化学镀镍的应用将会持续发展,平均年净值速率将降低至6%左右,而进入发展成熟期。在经济蓬勃发展的东亚和东南地区,包括中国在内,化学镀应用正在上升阶段,预期仍将保持空前的高速发展。

 

 

 

l         镀镍的应用

 

一、航空航天工业

 

航空航天工业为化学镀镍的使用大户之一,比较突出的应用实例是:美国俄克拉荷马航空后勤中心,自1979年以来,以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。普拉特-惠特尼公司的JT8D喷气发动机虽已经停产,可是迄今仍有上千台这种发动机在波音727和麦道DC-9飞机上使用,原因是:一种高磷,压应力的化学镀镍技术用于修复JT8D六种型号的喷气发动机的叶轮,确保了这种发动机的重新使用。在航空发动机的涡轮机或压缩机的叶片上,通常镍磷合金化学镀厚为25~75um,以防止燃气腐蚀,其疲劳强度的降低比电镀铬少25%。俄克拉荷马航空后勤中心采用超厚层化学镀镍修复飞机零件,镀厚达275~750um。原采用电镀工艺时的返工率达50%,采用化学镀镍后合格率达90%以上,可见取得了明显的经济效益。飞机上的辅助发电机(APU)经化学镀镍后,其寿命提高3~4倍。重达8.2吨的涡轮发动机的主轴承面经化学镀镍100um,以防止开机和停机所引起的振动损坏。

 

为减轻重量,航空工业大量使用铝合金件,经化学镀镍表面强化后不仅耐蚀、耐磨,而且可焊,如冲程发动机的活塞头经化学镀镍后提高了使用寿命。其他还有钛合金件、铍合金件均采用低应力和压应力的化学镀镍表面保护等措施。

 

镍+铊+硼三元合金化学镀(NTB)被指定为普拉特-惠特尼喷气发动机上160多种零件的表面强化工艺,以抗擦伤和微动磨损,例如:NTB化学镀用于喷气发动机主轴密封。美国空军要求发动机制造商提供具有4000次战术周期,此时磨损量达0.178mm,如此必须拆卸重修,经NTB化学镀后主轴密封面磨损显著降低,经4000次战术周期后的磨损量约为0.008mm。

 

宇航系统广泛使用着金属光镜,其基体为强度高、重量轻的铍或铝,经专用化学镀镍表面强化,这种含磷量为12.2%~12.7%的化学镀镍可抛光至9?,如此高的精度在需要低惯性的宇宙空间里,有着卓越的性能。

 

我国的化学镀工业虽然起步较晚,但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力,现已拥有成熟的工艺和经验,在我国洛阳已建成飞机零件化学镀镍加工流水线。

 

二、汽车工业

 

解决使用乙醇、汽油混合燃料问题是汽车工业的发展趋势之一,使用混合燃料,除性能问题之外,还产生了燃油系统的腐蚀问题。在巴西,使用乙醇作为燃料,应用化学镀镍技术保护锌压铸件,如汽化器免遭腐蚀已成为工艺规范。在美国,当广泛用甲醇或甲醇和汽油混合燃料时,汽车工业势必应用化学镀镍作为汽化器、燃油泵送系统的表面保护手段。

 

差速器行星齿轮是汽车的一个重要零件,镀上25um厚的化学镀镍层以提高耐磨性,有的汽车制造厂在轴上采用聚四氟乙烯复合化学镀镍层工艺,这种复合镀层既有一定的硬度,又兼有好的润滑性能,提高了轴的使用寿命。

 

汽车工业利用化学镀镍层非常均匀的优点,在形状复杂的零件上,如齿轮、散热器和喷油嘴上采用化学镀工艺保护。镀上10um左右的化学镀镍层的铝质散热器具有良好的钎焊性。齿轮上化学镀后尺寸误差十分容易地保持在±0.3~0.5um。而如果采用电镀工艺,则必须镀后还要进行机加工才能达到合格的工差范围。用在喷油器上的化学镀镍层,可以提供良好的抗燃油腐蚀和磨损性能。通常,燃油腐蚀和磨损会导致喷油孔的扩大,因此喷油量增大,使汽车发动机的马力超出设计标准,加快发动机的损坏。化学镀镍层可以有效地防止喷油器的腐蚀、磨损,提高发动机的可靠性和使用寿命。

 

三、化学工业

 

化学工业应用研究化学镀镍技术代替昂贵的耐蚀合金以解决腐蚀问题,以便改进化学产品的纯度,保护环境,提高操作安全性和生产运输的可靠性,从而获得更有利的技术经济竞争能力。

 

化学镀广泛地应用于大型反应容器的内壁保护。当初非常引人关注的应用实例是:1955年美国通用运输公司(GATX)采用化学镀保护槽车内壁,防止苛性碱的腐蚀。如今,化学镀镍技术已经获得长足的进步,能够在多种化工腐蚀环境下提供可靠的保护。

 

应用化学镀镍最为量大面广的是阀门制造业。钢铁制造的球阀、闸阀、旋阀、止逆阀和蝶阀等等,经高磷化学镀镍25~75um,可提高耐腐蚀性和使用寿命。化工用泵化学镀镍的效果也同样显著。在苛性碱腐蚀条件下工作的阀门,应采用镀层含磷量1%~2%的低磷化学镀镍。因为在苛性碱腐蚀条件下,低磷化学镀镍层的年腐蚀速率约为2.5um,优于中磷或高磷化学镀镍层。化学镀镍层在强氧化性酸,如浓硝酸、浓硫酸等介质中不耐蚀。尽管在盐酸中的腐蚀速率低于奥氏体不锈钢,耐蚀性仍然是不够的。因此,对于上述强酸介质,或者可能水解生成上述强酸的介质中,不适于使用化学镀镍层。碳钢紧固件镀上25~50um厚的高磷化学镀镍层,代替不锈钢紧固件,既克服了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题,又节省了大量费用。生产低密度聚乙烯的压力容器内壁25um,以防止铁污染和因此所造成的聚乙烯变色。如果采用不锈钢建造,其价格大约是化学镀方法的两倍。

 

四、石油天然气

 

石油和天然气是化学镀镍的重要市场之一,油田采油和输油管道设备广泛地采用化学镀镍技术。典型的石油和天然气工业腐蚀环境为井下盐水、二氧化碳、硫化氢,温度高达170~200℃,并伴有泥沙和其他磨粒冲蚀等等,腐蚀环境相当恶劣。低碳钢油气管道在如此苛刻的条件下,仅有2~3个月的寿命。经过50~100um厚的高磷化学镀镍层保护之后,其腐蚀速率降低到与哈氏合金相当的程度。考虑到耐蚀合金价格昂贵,从性能价格比上讲,碳钢管道采用化学镀镍保护的技术经济性能最好。

 

泵壳、叶轮和出口管道等油气用泵零件,根据腐蚀环境不同,经化学镀镍镀厚25~75um不等,防腐蚀效果优良。抽油泵化学镀镍是一种理想的应用实例:在西得克萨斯油田,经化学镀镍保护的抽油泵,寿命长达4年以上,同样末加保护的抽油泵的寿命不超过6个月。化学镀镍层耐蚀耐磨,而且由于化学镀镍层的高度均匀性,可以使抽油泵筒制成整体件,从而显著地提高了抽油泵品质,降低生产成本。在油田,高磷化学镀镍亦广泛地应用于油水分离装置的加热器表面以防腐蚀,镀厚通常为25~75um。集油和输油装置的阀门、管接头、管箍等亦采用化学镀镍保护。

 

五、食品加工业

 

食品加工业为应用化学镀镍提供了一个巨大的潜在市场;之所以称之为潜在的市场,是因为目前化学镀镍在食品工业的广泛应用中存在着障碍。比如在美国,FDA(美国食品和药物管理署)对于化学镀镍在食品工业中的应用尚末制订出法规标准;通常,对于化学镀镍层在应用于直接与食品接触的情况,FDA采取个案处理的方式予以批准。究其原因,主要是因为经典的化学镀液配方中含有毒的铅、镉等重金属离子作为稳定剂的缘故。然而,许多现代的化学镀镍溶液中已经不使用重金属离子作稳定剂了;显然,这个障碍迟早将会被拆除。目前,食品包装机械中不与食品直接接触的零件,如:轴承、辊筒、传送带、液压系统和齿轮等为化学镀镍在食品工业中的典型应用。

 

在食品加工过程中,会涉及盐水、亚硝酸盐、柠檬酸、醋酸、天然木材的烟薰,挥发性有机酸等腐蚀介质等问题;食品加工温度范围为60~200,生产环境中相对湿度很高;在这样的条件下,食品加工设备存在着金属腐蚀、疲劳和磨损等问题。对于接触食品的金属表面,传统的保护方式是电镀硬铬;可是,在含氯离子酸性介质中,镀铬层的耐蚀年并不好;然而,化学镀镍在均镀能力、高耐蚀性、防粘、脱模性等方面具有明显的优势。揉面机上与食品接触的零件采用的化学镀镍就是应用成功的实例之一;其他在食品充气装罐机、螺杆送料机、拌料锅、食品模具、烤盘、干燥箱,面包保温炉等食品机械上越多地采用了化学镀镍。

 

六、采矿工业

 

采矿工业环境条件恶劣,井下机械不可避免地接触盐水、矿酸,以受腐蚀和磨损的考验。因此,采矿机械需要进行表面保护。矿井顶板支撑系统中,常用电镀硬铬作为液压支柱的防腐蚀耐磨损保护层。然而,由于硬铬表面裂纹、多孔,使用中经常因为腐蚀严重以致液压支柱被咬死而无法动作。高压液压缸的这种问题更加严重。在高压工作下,镀层受到拉伸,使得高内应力的硬铬层的裂纹进一步加剧。这种情况下,采用25um厚的压应力的高磷化学镀镍层做保护,当液压支柱受高压拉伸时,化学镀镍层不会产生裂纹,并能够经受住地下煤矿环境的腐蚀与磨损。在某些露天采矿生产中,例如采选肥料用的磷矿石,要使用高压泵和喷射泵嘴,此时,腐蚀和冲蚀问题相当严重,但耐蚀耐磨的化学镀镍层的应用便可防止机械零件过早损坏。

 

七、军事工业

 

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。

 

军用车辆的耳轴多年来一直采用化学镀镍层保护,防止道路泥浆和盐水的腐蚀和磨损。坦克的后视镜用铝材制成,精磨抛光后,化学镀镍作为耐蚀耐磨保护层。技术要求后视镜在可见光谱范围内具有80%的反射率,化学镀镍层容易达到这些光学要求。铝质雷达波导管镀以25um厚的化学镀镍层可防止陆地和海上腐蚀。化学镀镍层的均匀性,能满足各种波导管的技术要求。

 

八、电子和计算机工业

 

化学镀镍在电子和计算机工业中应用得最广,几乎涉及到每一种化学镀镍技术和工艺。许多新的化学镀镍工艺和材料正是根据电子和计算机工业发展的需要而研制开发出来的。在技术性能方面,除要求耐蚀耐磨之外,还具有可焊接、防扩散性、电性能和磁性能等要求。    

 

有的国家已经建立法规:电子设备必须进行屏蔽以防止电磁和射频干扰。电子设备的塑料外壳上镀铜,然后化学镀镍,这样的双金属结构覆层,被公认为是最有效的屏蔽方式之一。化学镀镍是计算机薄膜硬磁盘制造中的关键步骤之一。主要是在经过精细加工的5086镁铝表面镀12.5um厚的镍磷合金层,为后续的真空溅射磁记录薄膜做预备。化学镀镍层含磷量为12%wt(原子百分比约20.5%)。镀层必须是低应力且为压应力。经250℃或300℃加热1h,此时仍保持非磁性,即剩磁小于0.1×10-4T。镀层必须均匀、光滑,表面上的任何缺陷和突起不得超过0.025um。因为技术要求高所以必须使用高质量高清洁度的专用化学镀液、全自动的施镀控制设备和高清洁度的车间环境。计算机薄膜硬磁盘化学镀镍是高技术化学镀镍的典型代表,占有相当重要的市场份额。

 

化学镀镍技术在微电子器件制造业中应用的增长十分迅速。据报导施乐公司在超大规模集成电路多层芯片的互连和导通孔(via-hole)的充填整平化工艺中,采用了选择性的镍磷合金化学镀技术;其产品均通过了抗剪切强度、抗拉强度、高低温循环和各项电性能的试验。实践说明,化学镀镍技术的应用提高了微电子器件制造工艺的技术经济性和产品的可靠性。

 

九、其他工业

 

注塑机、压铸模等多种型模是机械、轻工行业量大面广的产品。由于模具几何形状复杂,当采用电镀方法对模具表面进行强化时,为了使各个面都能够镀上,必须设计安装复杂的辅助阳极和挂具;而且,还必须要进行镀后机械加工,才能保证尺寸精度和表面粗糙度的要求;而且,化学镀镍层具有较低的摩擦系数和突出的脱模性能,使其成为最为经济有效的模具表面处理技术之一。

 

铸造用模型和芯盒通常为铸铁或铸铝件,在使用过程中遭受磨料磨损,报废很快。采用化学镀镍镍表面保护之后,铸造模型和型芯盒的质量上等级,使用寿命显著提高。

 

纺织机械转速很高,各种纤维纱线对于机械零件的磨损十分严重。化学镀镍,特别是人造多晶金刚石复合化学镀技术,比较成功地解决了纺织机械零件的磨损问题。

 

印刷机上各种辊筒和部件,采用25~50um厚的化学镀镍层保护可防止印刷油墨和润白液的腐蚀。化学镀镍层的高度均匀性可保证印刷辊筒的尺寸精度,而无须镀后机械加工。

 

某些医疗器械如:外科手术钳、牙科钻和医疗型模等金属制品上已采用化学镀镍层取代原用的电镀铬。

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