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提高化学镀的性能

来源:时间:2018-09-27

化学镀以其工艺简便、节能、环保而日益受到人们的重视。化学镀使用范围很广,镀层均匀,能有效提高产品的耐蚀性和使用寿命;并能提高加工件的耐磨性、导电性、润滑性等功能,因而成为一项重要的表面处理技术。

化学镀是在无外加电流的情况下,在金属的催化作用下,通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程,故也称为无电解镀或者自催化镀(Electrolessplating)。化学镀与电镀加工工艺相比,具有镀层均匀、针孔小、不需要直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外,由于化学镀技术废液排放少,对环境污染小以及成本较低,在许多领域已逐步取代电镀加工,成为一种环保型的表面处理工艺。化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。目前应用最多的,是以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍,由于所获镍层具有优良的均匀性和良好的硬度、耐磨和耐蚀等综合物理化学性能,故已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一,几乎在所有的工业部门都得到了广泛应用。

近年来的研究表明,三元合金Ni-W-P镀层与Ni-P镀层相比,在结合力、硬度,耐蚀、耐磨性能等方面都更为优越,近年来已经在形状复杂的汽车喷油嘴、行星齿轮、各种钢制阀门、油田采输油管道、抽油泵、塑料模具等得到广泛应用;Ni-W-P镀层的耐蚀性和耐磨性均随镀层中的钨含量的增加而提高。值得注意的是,热处理工艺对镀层性能的影响很大。据报道,经过300~400°C热处理后Ni-W-P镀层硬度值达到940HV以上,最高的有报道达1289HV。为此,郑州旅游职业学院对其热处理工艺进行了研究。

他们在Q195冷轧钢板上制备了Ni-W-P镀层,镀液的基本配比为:硫酸镍25g/L,次亚磷酸钠25g/L,柠檬酸钠35g/L,钨酸钠45g/L,醋酸钠20g/L,十二烷基硫酸钠0.03g/L,镀层稳定剂适量。施镀温度85°C~90°C,时间120min;然后进行热处理。

试验结果表明,经过热处理后的硬度明显高于镀态硬度(603HV)。在加热时间为90min条件下,随着加热温度的升高,镀层硬度存在一个最大值,即随着加热温度从100°C开始升高到400°C,镀层硬度呈上升态势,到400°C时达到最大值1064HV;此后,随着加热温度的继续升高,镀层硬度逐渐减小。这是由于在镀态下镀层中的P主要以原子形式固溶于Ni的晶格之中,在热处理加热过程中,P以Ni3P的形式从Ni的晶格之中脱溶析出,在较低加热温度下保温时,Ni3P析出量较少,随加热温度的升高,Ni3P的析出量增多。由于高硬度Ni3P的析出,导致了镀层硬度的逐渐增大。加热温度达到400°C以后,由于晶粒尺寸的逐渐增大以及Ni3P的聚集长大,镀层硬度又逐渐减小。改变加热时间的试验表明,在加热温度为400°C时,随加热时间的延长,在前90min内,Ni-W-P化学镀层的硬度快速增至最大,然后缓慢减小。由此判断,对于Ni-W-P化学镀层,400°C/90min为较为合适的热处理条件。

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