有機酸
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。
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)量分數(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。
氫化物理論
氫化物理論認為,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的氫化物離子(氫的負離子H一),鎳離子被氫的負離子所還原。
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
鎳離子被氫負離子所還原,即氫負離子H一同時可與H20或H+反應(yīng)放出氫氣:同時有磷還原析出。
⑵特點
迄今為止,化學(xué)鍍鎳的發(fā)展已有50多年的歷史。經(jīng)過半個多世紀的研究開發(fā),化學(xué)鍍鎳已進入發(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)鍍鎳技術(shù)在軍事上得到廣泛的應(yīng)用,突出的例子如航空母艦上飛機彈射機罩和軌道的化學(xué)鍍鎳保護。彈射機的工作環(huán)境非常惡劣,飛機發(fā)動時的高溫氣流沖刷軌道,彈射時的巨大的作用力,海洋氣候條件的腐蝕,使得彈射系統(tǒng)僅能使用6~12個月。現(xiàn)采用的表面處理工藝是:正確前處理后的彈射機罩,在電鍍鎳后,化學(xué)鍍鎳100um,然后再電鍍鎘12.5um,并經(jīng)鉻酸鈍化。這樣的復(fù)合涂覆保護層,具有很好的耐磨和抗微振磨損性能,彈射系統(tǒng)的使用壽命可延長至14~18年,即增加18倍。