化學(xué)鍍又稱為無電解鍍(Electroless plating),也可以稱為自催化電鍍(Autocatalytic plating)[1]。具體過程是指:在一定條件下,水溶液中的金屬離子被還原劑還原,并且沉淀到固態(tài)基體表面上的過程。ASTM B374(ASTM,美國材料與試驗協(xié)會)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。
有機(jī)酸
為提高鍍層的質(zhì)量、鍍液的穩(wěn)定性及金屬鎳的沉積速度,化學(xué)鍍鎳液中都添加各種絡(luò)合劑。若廢液中含有蘋果酸、酒石酸和檸檬酸等絡(luò)合劑時,可使用CaO調(diào)節(jié)廢液的pH值,使這些有機(jī)酸生成相應(yīng)的鈣鹽沉淀除去,由于蘋果酸鈣的溶解度比較大,除了采用鈣鹽法以外,還要利用進(jìn)一步提高pH值的方法,使廢液的沉淀量增加,促使蘋果酸根生成鈣鹽沉淀物除去;而酒石酸鈣的溶解度較小,在pH值為8左右時,將有95%的酒石酸根被除去;和酒石酸鈣一樣,檸檬酸鈣的溶解度也很小,在pH值8左右時,將有98%的檸檬酸根被除去。
機(jī)理特點
⑴機(jī)理
化學(xué)鍍鎳是用還原劑把溶液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的表面上?;瘜W(xué)鍍鎳可以選用多種還原劑,目前工業(yè)上應(yīng)用普遍的是以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳工藝,其反應(yīng)機(jī)理,普遍被接受的是“原子氫理論”和“氫化物理論”。
1)原子氫理論
原子氫理論認(rèn)為,溶液中的Ni2+靠還原劑次磷酸鈉(NaH2P02)放出的原子態(tài)活性氫還原為金屬鎳,而不是H2PO2-與Ni2+直接作用。
首先是在加熱條件下,次磷酸鈉在催化表面上水解釋放出原子氫,或由H 2PO2-催化脫氫產(chǎn)生原子氫,即
然后,吸附在活性金屬表面上的H原子還原Ni2+為金屬Ni沉積于鍍件表面.同時次磷酸根被原子氫還原出磷,或發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)沉積出磷,H2的析出既可以是由H2POf水解產(chǎn)生,也可以是由原子態(tài)的氫結(jié)合而成。
傳統(tǒng)上,化學(xué)鍍作為一種表面處理方法應(yīng)歸屬于電鍍,是電鍍的一個鍍種。但化學(xué)鍍不同于電鍍,主要是因為化學(xué)鍍不需要外加電源,而且操作方法與不同于電鍍,其特點如下:
⑴鍍層厚度均勻,化學(xué)鍍液的分散程度接近?;瘜W(xué)鍍本身是一個自催化的氧化還原過程,只要催化基體與溶液接觸到就可以施鍍,幾乎是基體形狀的一個復(fù)制,達(dá)到仿形的程度,不會像電鍍一樣,出現(xiàn)由于電力線分布不均勻而引起的鍍層厚度不均的現(xiàn)象。
⑵化學(xué)鍍不僅可以在金屬表面施鍍,通過特殊的活化、敏化處理,也可以在非金屬表面上進(jìn)行。
⑶化學(xué)鍍設(shè)備簡單,不需要電源及陽極,只要在溫度、pH值工藝參數(shù)合理的條件下,把待鍍零件浸入在鍍液中即可。
⑷化學(xué)鍍的結(jié)合力、防腐性能都優(yōu)于電鍍。某些化學(xué)鍍層還有特殊的物理化學(xué)性能。
⑸硬度高,耐磨性好,化學(xué)鍍鎳層熱處理后硬度達(dá)Hv1100,工模具鍍鎳后一般壽命提高3倍以上。
⑹耐腐蝕強(qiáng),化學(xué)鍍鎳層在酸、堿、鹽、氨和海水等介質(zhì)中都具有很好的耐腐蝕性,其耐腐蝕性勝于不銹鋼。