在催化劑Fe的催化作用下,溶液中的次磷酸根在催化表面催化脫氫,形成活性氫化物,并被氧化成亞磷酸根;活性氫化物與溶液中的鎳離子進行還原反應(yīng)而沉積鎳,其本身氧化成氫氣。即:
2H2PO2-+2H2O+Ni2+→Ni0+H2↑+4H++2HPO32-。
與此同時,溶液中的部分次磷酸根被氫化物還原成單質(zhì)磷進入鍍層。即:
H2PO2-+[H+](催化表面)→P+H2O+OH-,所形成的化學(xué)鍍層是NiP合金,呈非晶態(tài)簿片結(jié)構(gòu)。
化學(xué)鍍鎳經(jīng)過多年的不斷探索與研究,近幾年已發(fā)展極成熟了,化學(xué)鍍鎳水幾乎適用于所有金屬表面鍍鎳。如:鋼鐵鍍鎳,不銹鋼鍍鎳,鋁鍍鎳,銅鍍鎳等等,它同樣適用于非金屬表面鍍鎳。比如:陶瓷鍍鎳,玻璃鍍鎳,金剛石鍍鎳,碳片鍍鎳,塑料鍍鎳,樹脂鍍鎳等等。使用范圍是非常廣泛的。
中國的化學(xué)鍍鎳工業(yè)化生產(chǎn)起步較晚,但近幾年的發(fā)展十分迅速,不僅有大量的論文發(fā)表,還舉行了全國性的化學(xué)鍍會議,據(jù)第五屆化學(xué)鍍年會發(fā)表文章的統(tǒng)計就已經(jīng)有300多家廠家,但這一數(shù)字在當(dāng)時應(yīng)是極為保守的。據(jù)推測國內(nèi)每年的化學(xué)鍍鎳市場總規(guī)模應(yīng)在300億元左右,并且以每年10%~15%的速度發(fā)展。
用化學(xué)鍍鎳沉積的鍍層,有一些不同于電沉積層的特性。
①以次磷酸鈉為還原劑時,由于有磷析出,發(fā)生磷與鎳的共沉積,所以化學(xué)鍍鎳層是磷呈彌散態(tài)的鎳磷合金鍍層,鍍層中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~l5%,控制磷含量得到的鎳磷鍍層致密、無孔,耐蝕性遠優(yōu)于電鍍鎳。以硼氫化物或氨基硼烷為還原劑時,化學(xué)鍍鎳層是鎳硼合金鍍層,硼的含量為1%~7%。只有以肼作還原劑得到的鍍層才是純鎳層,含鎳量可達到99.5%以上。
②硬度高、耐磨性良好。電鍍鎳層的硬度僅為l60~180HV,而化學(xué)鍍鎳層的硬度一般為400~700HV,經(jīng)適當(dāng)熱處理后還可進一步提高到接近甚至超過鉻鍍層的硬度,故耐磨性良好,更難得的是化學(xué)鍍鎳層兼?zhèn)淞肆己玫哪臀g與耐磨性能。
③化學(xué)穩(wěn)定性高、鍍層結(jié)合力好。在大氣中以及在其他介質(zhì)中,化學(xué)鍍鎳層的化學(xué)穩(wěn)定性高于電鍍鎳層的化學(xué)穩(wěn)定性。與通常的鋼鐵、銅等基體的結(jié)合良好,結(jié)合力不低于電鍍鎳層和基體的結(jié)合力。
④由于化學(xué)鍍鎳層含磷(硼)量的不同及鍍后熱處理工藝的不同,鍍鎳層的物理化學(xué)特性,如硬度、抗蝕性能、耐磨性能、電磁性能等具有豐富多彩的變化,是其他鍍種少有的。所以,化學(xué)鍍鎳的工業(yè)應(yīng)用及工藝設(shè)計具有多樣性和專用性的特點。