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-,所形成的化學鍍層是NiP合金,呈非晶態(tài)簿片結(jié)構(gòu)。
化學鍍鎳的歷史與電鍍相比,比較短暫,在國外其真正應(yīng)用到工業(yè)僅僅是70年代末80年代初的事。 1844年,A.Wurtz發(fā)現(xiàn)金屬鎳可以從金屬鎳鹽的水溶液中被次磷酸鹽還原而沉積出來?;瘜W鍍鎳技術(shù)的真正發(fā)現(xiàn)并使它應(yīng)用至今是在1944年,美國國家標準局的A.Brenner和G.Riddell的發(fā)現(xiàn),弄清楚了形成涂層的催化特性,發(fā)現(xiàn)了沉積非粉末狀鎳的方法,使化學鍍鎳技術(shù)工業(yè)應(yīng)用有了可能性。但那時的化學鍍鎳溶液極不穩(wěn)定,因此嚴格意義上講沒有實際價值?;瘜W鍍鎳工藝的應(yīng)用比實驗室研究成果晚了近十年。第二次世界大戰(zhàn)以后,美國通用運輸公司對這種工藝發(fā)生了興趣,他們想在運輸燒堿筒的內(nèi)表面鍍鎳,而普通的電鍍方法無法實現(xiàn),五年后他們研究了發(fā)展了化學鍍鎳磷合金的技術(shù)、公布了許多專利。1955年造成了他們的條試驗生產(chǎn)線,并制成了商業(yè)性有用的化學鍍鎳溶液,這種化學鍍鎳溶液的商業(yè)名稱為“Kanigen”。在國外,特別是美國、日本、德國化學鍍鎳已經(jīng)成為十分成熟的高新技術(shù),在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。
置換鍍
置換鍍(離子交換或電荷交換沉積): ;一種金屬浸在第二種金屬的金屬鹽溶液中,種金屬的表面上發(fā)生局部溶解,同時在其表面自發(fā)沉積上第二種金屬。在離子交換情況下,基底金屬本身就是還原劑。 ;使用廣泛的基底金屬(Me1)是銅、鐵和鎳,而用得多的鍍層金屬(Me2)則是金和銅。如將一只鐵釘浸在硫酸銅溶液中,鐵釘上就鍍上薄薄一層銅。但它的實際應(yīng)用是有限的,因為基底金屬的表面一旦被溶液中的金屬(Me2)覆蓋,過程馬上停止。所以其厚度是很小的,而且結(jié)合力沒有真正的化學鍍那么好。由于鍍層質(zhì)量差,厚度有限,所以應(yīng)用非常有限。
化學鍍鎳的技術(shù)特性及作用:
1、耐腐蝕性強:該工藝處理后的金屬表面為非晶態(tài)鍍層,抗腐蝕性特別優(yōu)良,經(jīng)硫酸、鹽酸、燒堿、鹽水同比試驗,其腐蝕速率低于1cr18Ni9Ti不銹鋼。
2、耐磨性好:由于催化處理后的表面為非晶態(tài),即處于基本平面狀態(tài),有自潤滑性。因此,摩擦系數(shù)小,非粘著性好,耐磨性能高,在潤滑情況下,可替代硬鉻使用。
3、光澤度高:催化后的鍍件表面光澤度為LZ或▽8-10可與不銹鋼制品媲美,呈白亮不銹鋼顏色。工件鍍膜后,表面光潔度不受影響,無需再加工和拋光。
4、表面硬度高:經(jīng)本技術(shù)處理后,金屬表面硬度可提高一倍以上,在鋼鐵及銅表面可達Hv570。鍍層經(jīng)熱處理后硬度達Hv1000,工模具鍍膜后一般壽命提高3倍以上。
5、結(jié)合強度大:本技術(shù)處理后的合金層與金屬基件結(jié)合強度增大,一般在350-400Mpa條件下不起皮、不脫落、無氣泡,與鋁的結(jié)合強度可達102-241Mpa。
6、仿型性好:在尖角或邊緣突出部分,沒有過份明顯的增厚,即有很好的仿型性,鍍后不需磨削加工,沉積層的厚度和成份均勻。
7、工藝技術(shù)高適應(yīng)性強:在盲孔、深孔、管件、拐角、縫隙的內(nèi)表面可得到均勻鍍層,所以無論您的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有多么復雜,本技術(shù)處理起來均能得心應(yīng)手,絕無漏鍍之處。8、低電阻,可焊性好。
9、耐高溫:該催化合金層熔點為850-890度。