化學(xué)鍍的特點.doc

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1、化學(xué)鍍的特點、原理及應(yīng)用一、特點化學(xué)鍍就是在不通電的情況下，利用氧化還原反應(yīng)在具有催化表面的鍍件上，獲得金屬合金的方法。它是新近發(fā)展起來的一門新技術(shù)。美、英、日、德等國，其工業(yè)產(chǎn)值正以每年15%的速度遞增。它廣泛地應(yīng)用於機械、電子、塑膠、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航太等工業(yè)部門，是一項很有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。其特點如下：1、表面硬度高，耐磨性能好：其表面硬度可在Hv0.1=550-1100kg/mm2（相當於HRc=55-72）的範圍內(nèi)任意控制選擇。處理後的機械部件，耐磨性能好，使用壽命長，一般可提高3-4倍，有的可達8倍以上。2、硬化層的厚度極其均勻，處理部件不受

2、形狀限制，不變形。特別適用於形狀複雜、深盲孔及精度要求高的細小及大型部件的表面強化處理。3、具有優(yōu)良的抗腐蝕性能：它在許多酸、堿、鹽、氨和海水中具有很好的耐蝕性，其耐蝕性比不銹鋼要優(yōu)越得多，如表（1）所示。表（1）Ni-12P合金鍍層在下列介質(zhì)中的腐蝕速率腐蝕介質(zhì)溫度℃腐蝕速率（mm/年）Ni-12P合金鏽鋼不銹鋼1Cr18Ni9Ti42%NaOH沸騰<0.048>1.545%NaOH20℃沒有0.537%HCl30℃0.141.5-1.810%H2SO430℃0.031>1.510%H2SO470℃0.048>1.5水（海水）3.5%鹽95℃沒有0.5-1.440%HF30℃0.

3、0141>1.54、處理後的部件，表面光潔度高，表面光亮，不需重新機械加工和拋光，即可直接裝機使用。5、鍍層與基體的結(jié)合力高，不易剝落，其結(jié)合力比電鍍硬鉻和離子鍍要高。6、可處理的基體材料廣泛：可處理材料有各種模具合金鋼、不銹鋼、銅、鋁、鋅、鈦、塑膠、尼龍、玻璃、橡膠、粉末、木頭等。一、化學(xué)鍍鎳的分類（一）所有化學(xué)沉積法可以分成三類（廣義分類）：1．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，第一種金屬的表面上發(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。使用最廣泛的基底金屬（Me1）是銅、鐵和鎳，而用得最多的

4、鍍層金屬（Me2）則是金和銅。如將一隻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。所以其最大厚度是很小的，而且結(jié)合力沒有真正的化學(xué)鍍那麼好。由於鍍層品質(zhì)差，厚度有限，所以應(yīng)用非常有限。2．接觸鍍：將欲鍍的金屬與另一種金屬或另一塊相同金屬接觸，並沉浸在沉積金屬的鹽溶液中的沉積法。當欲鍍的導(dǎo)電基底表面與比溶液中待沉積的金屬更為活潑的金屬接觸時，便構(gòu)成接觸沉積。在基底和接觸金屬之間形成了原電池對，其中接觸金屬是陽極，發(fā)生溶解，而欲鍍基底起陰極的作用，金屬便沉積到它的上面。此法與電沉積反應(yīng)相同，所不

5、同的是電流來自化學(xué)反應(yīng)，而不是由外電源提供。此法幾乎沒有實用意義，但是，它對在無催化活性基底上引發(fā)化學(xué)沉積，起到“反應(yīng)起動劑”的作用上，具有重要意義。3．真正的化學(xué)鍍：從含有還原劑的溶液中沉積金屬。下面我們所提的化學(xué)鍍鎳即為此種。（二）化學(xué)鍍鎳的分類：1．按鍍液的PH值分類：有酸性、中性和鹼性三類。2．按沉積溫度分類：有低溫、中溫、高溫三類。3．按合金成分分類：有低磷、中磷和高磷三類。4．按所用還原劑分類：有Ni-P、Ni-B等。二、化學(xué)鍍鎳的原理化學(xué)鍍鎳是利用鎳鹽溶液在強還原劑次亞磷酸鈉的作用下，使鎳離子還原成金屬鎳，同時次亞磷酸鹽分解析出磷，因而在具有催化表面的鍍件上，獲得NI

6、-P合金鍍層。關(guān)於其氧化-還原機理的解釋有許多理論論述。對於以次亞磷酸鹽還原鎳離子的總反應(yīng)可以寫成：3NaH2PO2+3H2O+NiSO4————3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni(1)同樣的反應(yīng)可以寫成如下離子式：2H2PO2-+Ni2++2H2O————2H2PO3-+H2+2H++Ni(2)或?qū)懗闪硪环N形式：Ni2++H2PO2-+H2O————Ni+H2PO3-+2H+(3)所有這些反應(yīng)都發(fā)生在催化活性表面上，需要外界提供能量，即在較高的溫度（60≤T≤95℃）下，除了金屬鎳之外，還形成分子氫。此外，形成的氫離子使鍍液變得更加酸性，同時還生成亞磷酸離子H2PO3-。

7、根據(jù)G.古祖才特（G.Gutzeit）的理論，提出了如下的分部反應(yīng)：H2PO2-+H2O————H2PO3-+H++2H吸附（4）Ni2++2H吸附———Ni+2H+（5）2H吸附————H2（6）H2PO2-+H————H2PO3-+H2（7）H2PO2-+H吸附————H2O+OH-+P（8）3H2PO2-————H2PO3-+H2O+2OH-+2P（9）所有上述階段，實際上還有其他一些，在整個還原反應(yīng)中是同時發(fā)生的。速率取決於鍍液成分、PH和溫度以及其他因素。從