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早在1844年A.Wurtz就发现金属镍可以从它的盐类水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。作为应用至今的化学镀镍技术,是l946年A.Brenrer和G.Riddell发现并发展了化学镀镍的实用体系。1955年美国通用运输公司(GATC)建成了第一条化学镀镍生产线和第一个商品化镀镍溶液,商标名为“Kanigen”(Catalytic Nickel Generation)。它是由GATC的Gutzeit博士研发的。20世纪70年代他又研发了以硼氢化钠为还原剂的“Nibodur”工艺。
目前化学镀镍已成为表面处理领域中发展最快的新技术之一,以其优异的功能性镀层,在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用,特别是计算机的高密度硬盘的化学镀镍等。
化学镀镍工艺到20世纪80年代有了巨大发展,其研究和应用达到了一个新的水平,工艺类型较多。
化学镀镍均形成镍的合金镀层,按合金成分分类,可分为Ni—P合金和Ni—B合金两大类工艺。化学镀Ni—P合金工艺,采用次磷酸及其盐类作为还原剂,除了镍离子被还原以外,次磷酸根本身也会被吸附氢原子还原为磷,因而形成Ni—P合金镀层。Ni—B合金工艺,采用硼氢化钠NaBH4或二甲基胺基硼烷(CH3)2NH·BH3(简称DMAB)作为还原剂,因而形成Ni—B合金镀层。
化学镀镍的还原剂列于表7—1—1。
甲醛(HCHO)广泛用于化学镀铜的还原剂,但对化学镀镍的还原反应没有用。目前,由于胺硼烷还原剂价格昂贵,因此,化学镀Ni—B合金尚未大规模工业化应用,而以次磷酸盐为还原剂的化学镀Ni—P合金为主,工艺稳定成熟。
化学镀Ni—P合金镀层中磷的含量范围约0.5%~l4%(质量),化学镀Ni按溶液的pH值可分酸性和碱性两大类。碱性化学镀镍,镀层中磷含量很低,稳定性较差,主要用于非金属材料电镀前的预金属化镀层以及铝及其合金,镁及其合金电镀前的底镀层,以提高电镀层与铝、镁基体的结合力。在铝轮毂的电镀中有较成功的应用。
化学镀镍的还原剂
酸性化学镀Ni—P工艺是应用最广泛的化学镀镍工艺,按镀层中磷含量又可分为高磷、中磷和低磷三大类。
高磷工艺(HP):含磷10%(质量)以上,镀层为非磁性,随着磷含量的增加,镀层的抗蚀性能也增加。利用镀层的非磁性,主要应用于计算机磁记录装置的硬盘,还应用于耐蚀性要求高的零部件。
中磷工艺(MP):含磷量6%~9%(质量),在工业中应用最广泛。如汽车、电子、办公设备、精密机械等工业。中磷含量的化学镀镍层经热处理,部分晶化,形成Ni3P弥散强化相,镀层硬度大大提高。
低磷工艺(LP):含磷量2%~5%(质量),低磷镀层有特殊的力学性能。如镀态硬度可达Hv700,耐磨性好,韧性高,内应力低,是目前研究开发的热门。美国的T.Bleeks,G.Shawhan发表了代替硬铬的新技术,即采用低磷含量的化学镀镍(LPEN)。低磷的Ni—P镀层经350℃~440℃.1h热处理.其砸摩和耐磨件明显优千硬.
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