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(yàn)協(xié)會(huì))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。
不用外來電流,借氧化還原作用在金屬制件的表面上沉積一層鎳的方法。用于提高抗蝕性和耐磨性,增加光澤和美觀。適合于管狀或外形復(fù)雜的小零件的光亮鍍鎳,不必再經(jīng)拋光。一般將被鍍制件浸入以硫酸鎳、次磷酸二氫鈉、乙酸鈉和硼酸所配成的混合溶液內(nèi),在一定酸度和溫度下發(fā)生變化,溶液中的鎳離子被次磷酸二氫鈉還原為原子而沉積于制件表面上,形成細(xì)致光亮的鎳鍍層。鋼鐵制件可直接鍍鎳。
氫化物理論
氫化物理論認(rèn)為,次磷酸鈉分解不是放出原子態(tài)氫,而是放出還原能力更強(qiáng)的氫化物離子(氫的負(fù)離子H一),鎳離子被氫的負(fù)離子所還原。
在酸性鍍液中,H2PO2-在催化表面上與水反應(yīng),
在堿性鍍液中,則為
鎳離子被氫負(fù)離子所還原,即氫負(fù)離子H一同時(shí)可與H20或H+反應(yīng)放出氫氣:同時(shí)有磷還原析出。
⑵特點(diǎn)
迄今為止,化學(xué)鍍鎳的發(fā)展已有50多年的歷史。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的研究開發(fā),化學(xué)鍍鎳已進(jìn)入發(fā)展成熟期,其現(xiàn)狀可概括為:技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、功能多樣、用途廣泛。
化學(xué)鍍包括鍍鎳、鍍銅、鍍金、鍍錫等很多鍍種,但應(yīng)用范圍廣的還是化學(xué)鍍鎳。與電鍍鎳層相比,化學(xué)鍍鎳層的性能有如下諸多優(yōu)點(diǎn):
⑴利用次磷酸鈉作為還原劑的化學(xué)鍍鎳過程得到的是Ni-P合金,控制鍍層中的磷含量可以得到Ni-P非晶態(tài)結(jié)構(gòu)鍍層。鍍層致密、孔隙率低、耐腐蝕性能均優(yōu)于電鍍鎳。
⑵化學(xué)鍍鎳層的鍍態(tài)硬度為450~600HV,經(jīng)過合理的熱處理后,可以達(dá)到1000-1100HV,在某些情況下,甚至可以代替硬鉻使用。
⑶根據(jù)鍍層中的含磷量,可以控制鍍層為磁性或非磁性。
⑷鍍層的磨擦系數(shù)低,可以達(dá)到無油潤滑的狀態(tài),潤滑性與抗金屬磨損性方面也優(yōu)于電鍍。
⑸低磷鍍層具有良好的可焊性。