化学镀镍工业应用概述
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化学镀镍的用途及其不稳定性分析
化学镀镍层的结晶细致,孔隙率低,硬度高,镀层均匀,可焊性好,镀液溶镀能力好,化学稳定性高,因此,广泛应用于电子、航空、航天、机械、精密仪器、日用五金、电器和化学工业中。
非金属材料化学镀镍应用广泛,尤其是塑料制品经化学镀镍后即可按常规的电镀方法镀上所需的金属镀层,取得与金属一样的外观。
塑料电镀产品已广泛用于电视机、收录机、电子元件、家用电器、日用工业品等。
化学镀镍应用在原子能工业方面,如生产核燃料系统中的零件和容器以及火箭、导弹、喷气式发动机的零部件上。
化工设备中压缩机等零部件要求防腐蚀、抗磨,应用化学镀镍层是非常有利的。
化学镀镍层还能改善铝、铜、不锈钢材料的焊接性能,减少转动部分的磨耗,减少不锈钢与钛合金的应力腐蚀。
对镀层尺寸要求精确的精密零件和几何形状复杂的零件,在深孔、盲孔、腔体的内表面应用化学镀镍,能得到与外表面同样厚度的镀层。
对要求高硬度、耐磨的零件,可用化学镀镍代替镀硬铬。
化学镀镍液不稳定性的原因
1.气体从镀液内部缓慢地放出镀液开始自行分解时,气体不仅在镀件的表面放出,而且在整个镀液中缓慢而均匀地放出。
2.气体析出速度加剧出现上述情况的镀液,若不及时采取有效的
措施,则气体的逸出速度会越来越快,会产生大量的气泡,使镀液呈泡沫状。
3.形成黑色镀层或沉积物当化学镀镍液出现许多泡沫,镀覆零件及器壁上就开始生成粗糙的黑色镀层,或在镀液中产生许多形状不规则的黑色粒状沉积物。
4.镀液颜色变淡镀液在自行分解过程中,镀液的颜色不断变淡,例如含氨碱性化学镀镍液中,当发生自行分解后,镀液的颜色由深蓝色变成蓝白色,与此同时还可嗅到一股刺鼻的氨味,待氨味消失时,化学镀镍液已完全分解了。
各行业中化学镀镍的使用特点化学镀镍是一种常用的表面处理技术,广泛应用于各行各业。
下面将详细介绍各行业中化学镀镍的使用特点。
一、电子行业1.电子器件:化学镀镍可以提供良好的导电性能和耐腐蚀性,用于电子器件的金属外壳上,可以防止金属氧化和腐蚀,同时保护内部元件不受潮气和氧对导电性的影响。
2.电子元器件:化学镀镍可以在电子元器件表面形成一层保护性的镍层,避免电子元件直接暴露在环境中,提供一定的防腐蚀和耐磨损性能。
二、汽车行业1.汽车零部件:化学镀镍可以提供良好的耐磨损性和耐腐蚀性,用于汽车零部件的表面处理,可以延长零部件的使用寿命,减少因摩擦和腐蚀引起的故障。
2.发动机部件:发动机部件如活塞、连杆等在工作时受到高温和腐蚀的影响,通过化学镀镍可以形成一层具有良好抗高温和抗腐蚀性能的镍层,提高发动机部件的使用寿命和可靠性。
三、航空航天行业航空航天行业对材料的要求非常严苛,化学镀镍在航空航天行业中具有以下特点:1.轻量化:航空航天行业对材料的重量要求非常严格,化学镀镍可以在表面形成一层轻薄的保护层,不会增加材料的重量。
2.抗腐蚀性:航空航天行业的部件常受到极端环境的影响,化学镀镍可以提供良好的抗腐蚀性能,保护部件不受湿度和腐蚀介质的损害。
3.导电性:航空航天行业中的电子设备需要良好的导电性能,化学镀镍可以提供优异的导电性能,从而保证电子设备的正常工作。
四、机械制造行业1.机械零部件:机械零部件经常受到划伤、磨损和腐蚀的影响,通过化学镀镍可以在零部件表面形成一层具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能的镍层,延长零件的使用寿命。
2.模具制造:在模具制造中,化学镀镍可以在模具表面形成一层硬度高、精度高的镍层,提高模具的耐磨损性能和寿命。
综上所述,化学镀镍在各行业中的使用特点主要包括提供良好的导电性能、耐腐蚀性和耐磨损性能,延长零部件的使用寿命,保护材料免受摩擦、腐蚀和氧化的侵害。
同时,化学镀镍还可以轻量化材料,并具有良好的抗高温性能。
化学镀镍的作用化学镀镍是一种常用的表面处理技术,它可以在金属表面形成一层均匀、致密的镍层。
这种技术被广泛应用于工业生产中,其作用主要体现在以下几个方面。
化学镀镍可以改善金属表面的耐腐蚀性能。
金属制品在使用过程中,容易受到氧气、水分、化学物质等环境因素的侵蚀,导致表面产生氧化、腐蚀等问题。
而经过化学镀镍处理后的金属表面形成的镍层可以有效地防止这些环境因素的侵蚀,从而延长金属制品的使用寿命。
化学镀镍可以提高金属表面的硬度和抗磨性能。
金属制品在使用过程中,往往会受到摩擦、磨损等力学作用,导致表面出现划痕、磨损等问题。
通过化学镀镍处理,可以在金属表面形成一层坚硬的镍层,有效地提高金属的硬度和抗磨性能,从而减少金属制品的磨损和损坏。
化学镀镍还可以改善金属表面的外观和光泽。
金属制品的外观和光泽对于产品的质感和美观度有着重要的影响。
经过化学镀镍处理后,金属表面的镍层可以使金属制品表面变得光滑、亮丽,提高产品的外观品质,增加产品的附加值。
化学镀镍还可以增加金属表面的导电性能。
金属制品在电子、电器等领域中有着广泛的应用。
通过化学镀镍处理,可以在金属表面形成一层导电性能良好的镍层,提高金属表面的导电性能,从而满足电子、电器产品对导电性能的要求。
化学镀镍还可以在金属表面形成一层致密的镍层,从而提高金属表面的抗氧化性能。
金属材料在高温、氧气等环境下容易发生氧化反应,导致表面产生氧化物,从而影响金属的性能和使用寿命。
化学镀镍可以在金属表面形成一层致密的镍层,有效地隔绝金属与外界环境的接触,提高金属的抗氧化性能。
化学镀镍作为一种常用的表面处理技术,具有改善金属表面耐腐蚀性能、提高硬度和抗磨性能、改善外观和光泽、增加导电性能以及提高抗氧化性能的作用。
通过化学镀镍处理,可以为金属制品赋予更好的性能和品质,满足不同领域对金属制品的要求,推动工业生产的发展。
化学镀镍工业应用概述由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能,该项技术已经得到广泛应用,目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。
据报道,化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下:航空航天工业:9%,汽车工业:5%,电子计算机工业:15%,食品工业:5%,机械工业:15%,核工业:2%,石油工业:10%,塑料工业:5%,电力输送工业:3%,印刷工业:3%,泵制造业:5%,阀门制造业:17%,其他:6%。
世界工业化国家的化学镀镍的应用经历了80年代空前的发展,平均年净增速率高达10%~15%;预计化学镀镍的应用将会持续发展,平均年净值速率将降低至6%左右,而进入发展成熟期。
在经济蓬勃发展的东亚和东南地区,包括中国在内,化学镀应用正在上升阶段,预期仍将保持空前的高速发展。
一、航空航天工业航空航天工业为化学镀镍的使用大户之一,比较突出的应用实例是:美国俄克拉荷马航空后勤中心,自1979年以来,以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。
普拉特-惠特尼公司的JT8D喷气发动机虽已经停产,可是迄今仍有上千台这种发动机在波音727和麦道DC-9飞机上使用,原因是:一种高磷,压应力的化学镀镍技术用于修复JT8D六种型号的喷气发动机的叶轮,确保了这种发动机的重新使用。
在航空发动机的涡轮机或压缩机的叶片上,通常镍磷合金化学镀厚为25~75um,以防止燃气腐蚀,其疲劳强度的降低比电镀铬少25%。
俄克拉荷马航空后勤中心采用超厚层化学镀镍修复飞机零件,镀厚达275~750um。
原采用的电镀工艺时的返工率达50%,采用化学镀镍后合格率达90%以上,可见取得了明显的经济效益。
飞机上的辅助发电机(APU)经化学镀镍后,其寿命提高3~4倍。
重达8.2吨的涡轮发动机的主轴承面经化学镀镍100um,以防止开机和停机所引起的振动损坏。
为减轻重量,航空工业大量使用铝合金件,经化学镀镍表面强化后不仅耐蚀、耐磨,而且可焊,如冲程发动机的活塞头经化学镀镍后提高了使用寿命。
镀镍的应用及原理概述镀镍是一种广泛应用于各行业的表面处理技术,通过在基材表面镀上一层薄膜的方式,可以改变材料的外观、增加材料的耐腐蚀性、提高硬度等性能,从而满足不同领域中对材料的不同要求。
镀镍的应用领域1.电子产品:镍在电子器件制造过程中被广泛应用,如镍在手机、计算机等设备的电化学处理中,可以增加设备的导电性能和耐腐蚀性。
2.汽车工业:镀镍可以增加汽车零部件的耐腐蚀性和机械性能,如汽车轮毂的镀镍能够提高轮毂的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
3.机械工业:镀镍能够提高机械零件的表面硬度,减少磨损,延长使用寿命,例如在刀具、拉杆、螺纹等机械零件上的镀镍处理。
4.化工工业:在化工领域中,镀镍可以提高设备的耐腐蚀性,减少设备的维护和更换成本。
5.航空航天工业:航空航天领域对材料的要求非常高,镀镍技术可以增加航空航天设备的耐腐蚀性和耐高温性能。
镀镍的原理镀镍的原理主要包括镀液的选择、电化学原理和化学反应原理。
镀液的选择镀液是将镀液中的镍金属离子在电解质中还原为金属镍的溶液。
常用的镀液有镍酸盐镀液、镍酸氯镀液、硫酸镍镀液等。
选用合适的镀液可以根据工件的材料和形状得到理想的镀层。
电化学原理镀镍是一种电化学过程,通过施加直流电压使镍离子在阳极膜上还原为金属镍。
阳极与阴极之间的电解质中含有镍离子,并添加一定的添加剂来调节电解液的组成,控制镀层的性能。
化学反应原理在镀液中,镍离子被还原成金属镍的过程是通过电子传递和离子的迁移完成的。
镀液中的镍离子在阳极膜上接受电子从而还原成金属镍,并在阴极表面沉积形成镀层。
镀镍的工艺步骤1.清洗和除油:将要镀镍的基材通过机械方法和化学方法进行彻底清洁,去除表面的油脂、污垢等杂质。
2.预处理:经过去杂质和其他化学物质的处理,例如激活剂的使用,使得基材表面具有较好的可镀性。
3.镀液调配:按照工艺要求调配镀液,包括合适的镍盐、酸性和添加剂的含量。
4.镀液预处理:对镀液进行搅拌和过滤处理,确保镀液中的镍离子均匀和纯净。
化镀镍成分
(原创实用版1篇)
目录(篇1)
1.化镀镍的概述
2.化镀镍的主要成分
3.化镀镍的用途
4.化镀镍的环保问题
正文(篇1)
【化镀镍的概述】
化镀镍,又称为化学镀镍,是一种通过化学方法在各种基材上沉积镍的方法。
这种工艺通常用于提高金属的耐腐蚀性、硬度和美观度。
在现代工业中,化镀镍被广泛应用于电子、汽车、航空航天、家电等领域。
【化镀镍的主要成分】
化镀镍的主要成分是镍盐,例如硫酸镍、氯化镍等。
在化镀镍的过程中,镍盐被还原为金属镍并沉积在基材表面。
除了镍盐之外,化镀镍工艺还需要一些辅助材料,如络合剂、稳定剂、pH 调节剂等。
这些辅助材料可以提高镀层的均匀性、硬度和耐蚀性。
【化镀镍的用途】
化镀镍具有很多用途,以下是一些主要的应用领域:
1.电子行业:化镀镍可用于电子元器件的表面处理,如连接器、开关、触点等,以提高其耐腐蚀性和导电性。
2.汽车行业:化镀镍可用于汽车零部件的表面处理,如汽车轮毂、散热器等,以提高其耐腐蚀性和美观度。
3.航空航天:化镀镍可用于航空航天器的表面处理,如发动机叶片、
机翼等,以提高其抗疲劳性和耐腐蚀性。
4.家电行业:化镀镍可用于家电产品的表面处理,如洗衣机、冰箱等,以提高其耐腐蚀性和美观度。
【化镀镍的环保问题】
尽管化镀镍在工业领域具有广泛的应用,但其也带来了一定的环保问题。
镍是一种重金属,对人体和环境具有一定的危害性。
因此,在化镀镍工艺过程中,需要严格控制镍的排放,遵循国家和行业的环保标准。
化学镀镍的应用发布时间:2021-05-25T10:24:24.797Z 来源:《基层建设》2021年第2期作者:张斌[导读] 摘要:基于化学镀镍、合金和复合涂层的金属沉积工艺的发展引起了研究人员的极大兴趣,许多优异的性能使其最近的许多应用成为可能。
中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230011摘要:基于化学镀镍、合金和复合涂层的金属沉积工艺的发展引起了研究人员的极大兴趣,许多优异的性能使其最近的许多应用成为可能。
近年来,这些涂层表现出良好的耐腐蚀性和耐磨性能,大量新的发展成为最重要的宏观和纳米级应用。
关键词:化学镀镍;食品工业;石油工艺;化学加工工艺引言化学镀镍是一种无需电流就可以将镍合金从溶液中沉积到基材上的方法,因此它不同于电镀,后者依靠外部直流电源将电解液中的镍离子沉积到基材上形成镍金属。
化学镀镍是一种化学过程,通过化学还原将镍溶液中的镍离子还原成金属镍。
最常用的还原剂是次磷酸钠,替代品是硼氢化钠和二甲胺硼烷,但它们的使用频率要低得多。
据统计超过99%的化学镀镍平台大多使用了次磷酸钠这种还原剂。
尽管如此,并不是所有的设计师、工程师、冶金学家和其他负责材料选择的人都知道化学镀镍作为工程或功能性涂层的价值。
然而在电子、石油和天然气、化工、航空航天和汽车等行业,它已经牢固地确立为一种功能性涂层。
它在许多其他应用程序中也得到了有效的认可和使用,应用程序的数量继续增长。
一、化学镀镍的特性概述电沉积镍和化学镀镍之间的主要区别在于它们的纯度和结构。
例如:电沉积镍的纯度通常高于99%,但当次磷酸钠在化学镀镍中用作还原剂时,典型的镀层成分是92%的镍和8%的磷。
磷的含量对沉积物的性质有很大的影响,可以在很大的范围内变化,通常是3%到12%。
因此一旦确定了涂层的性能要求,就必须指定适当类型的化学镀镍。
例如:低磷镀层和高磷镀层在耐蚀性和硬度性能方面存在明显差异。
化学镀镍的结构决定了它的一些独特性质。
化学镀镍技术的应用与发展摘要】本文介绍了化学镀镍技术的应用领域和发展趋势,并对我国镀镍技术的发展进行了展望。
【关键词】化学镀镍;应用;发展随着电子、计算机和通信等高科技产业的迅猛发展,为化学镀镍技术提供了巨大的市场,将促使化学镀镍技术持续快速的发展。
特别是在航空航天工业、汽车工业、石油工业、计算机、机械以及邮电通讯行业的发展及应用更是越来越广泛。
化学镀镍技术在各个领域应用实例如下:(一)航空航天工业:从1983年以来,西北航空公司均采用了化学镀镍技术来修复飞机发动机的零部件。
还有在涡轮机或压缩机的叶片上采用大约25~75um镍磷合金镀层来防止燃气腐蚀。
俄克拉荷马航空后勤中心采用了一种镀层厚度约为275~750um超厚化学镀镍层来修复飞机零件,比原来采用电镀工艺时的返工率下降了50%左右,并取得了显著的经济效益。
涡轮发动机为了防止开机和停机而引起的损坏,在其主轴承面就采用了化学镀镍技术。
冲程发动机的活塞头采用化学镀镍技术后,增加了其耐磨性和耐蚀性,提高了它的使用寿命。
除了铝合金件外,还有飞机上的钛合金件、铍合金件也可采用化学镀镍技术来保护表面。
而在中国洛阳,已经建成了飞机零件化学镀镍加工流水线。
(二)化学工业:化学工业采用化学镀镍来代替昂贵的耐蚀合金来解决腐蚀问题,以便保护环境、提高安全性和可靠性。
主要应用于大型反应釜的内壁保护、阀门制造、化工用泵等方面。
如1955年美国通用运输公司(GATX)采用化学镀保护槽车内壁,防止苛性碱的腐蚀。
钢铁制造阀门以化学镀镍20~50um后,可提高耐蚀性和使用寿命。
生产聚乙烯所用的压力容器内壁镀25镀镍层可防止铁污染使得聚乙烯变色。
镀镍层能够在多种化工腐蚀环境下提供可靠的安全保护。
(三)汽车工业:利用化学镀镍层均匀且仿形性好改特点,如齿轮、喷油嘴、发动机、活塞、散热器等部件上采用化学镀工艺。
如差速器行星齿轮镀上25的镀镍层可以提高耐磨性,延长了其使用寿命。
铝质散热器镀上10左右的镀镍层具有良好的钎焊性。
化学镀镍综述化学镀镍,又称为无电解镀镍,是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。
电镀是利用外电流将电镀液中的金属离子在阴极上还原成金属的过程。
而化学镀是不外加电流,在金属表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程。
因不用外电源直译为无电镀或不通电镀。
由于反应必须在具有自催化性的材料表面进行,美国材料试验协会(ASTMB-347)推荐用自催化镀一词(Autocatalytic plating)。
对化学镀镍而言,我国1992年颁布的国家标准(GB/T13913-92)则称为自催化镍-磷镀层(Autocatalytic Nickel Phosphorus Coating),其意义与美国材料试验协会的名称相同。
由于金属的沉积过程是纯化学反应(催化作用当然是重要的),所以将这种金属沉积工艺称为“化学镀”最为恰当,这样它才能充分反映该工艺过程的本质。
从语言学角度看Chemical,Non electrolytic,Electroless三个词主是一个意义了,直译为无电镀一词是不确切的。
“化学镀”这个术语目前在国内外已被大家认同和采用。
化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金,按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类:·磷含量低于3%的称为低磷;·磷含量在3-10%的为中磷;·磷含量高于10%的为高磷;其中中磷的跨度比较大,一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。
当然,本站主要介绍的是化学镀镍磷合金,有时为了方便我们简称化学镀了,而且EN也是化学镀镍简称。
但化学镀不仅此一种镀种,比较成熟的还有化学镀铜,化学镀金,化学镀锡,还有一种复合镀层。
其它镀种的市场占有量不足总量的1%,本站不做重点介绍。
化学镀层的物理性质与化学性质密度:镍的密度在20℃时为8.91。
含磷量1%-4%时为8.5;含磷量7%-9%时为8.1;含磷量10%-12%时为7.9。
化学镀镍工业应用概述由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能,该项技术已经得到广泛应用,目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。
据报道,化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下:航空航天工业:9%,汽车工业:5%,电子计算机工业:15%,食品工业:5%,机械工业:15%,核工业:2%,石油工业:10%,塑料工业:5%,电力输送工业:3%,印刷工业:3%,泵制造业:5%,阀门制造业:17%,其他:6%。
世界工业化国家的化学镀镍的应用经历了80年代空前的发展,平均年净增速率高达10%~15%;预计化学镀镍的应用将会持续发展,平均年净值速率将降低至6%左右,而进入发展成熟期。
在经济蓬勃发展的东亚和东南地区,包括中国在内,化学镀应用正在上升阶段,预期仍将保持空前的高速发展。
一、航空航天工业航空航天工业为化学镀镍的使用大户之一,比较突出的应用实例是:美国俄克拉荷马航空后勤中心,自1979年以来,以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。
普拉特-惠特尼公司的JT8D喷气发动机虽已经停产,可是迄今仍有上千台这种发动机在波音727和麦道DC-9飞机上使用,原因是:一种高磷,压应力的化学镀镍技术用于修复JT8D六种型号的喷气发动机的叶轮,确保了这种发动机的重新使用。
在航空发动机的涡轮机或压缩机的叶片上,通常镍磷合金化学镀厚为25~75um,以防止燃气腐蚀,其疲劳强度的降低比电镀铬少25%。
俄克拉荷马航空后勤中心采用超厚层化学镀镍修复飞机零件,镀厚达275~750um。
原采用的电镀工艺时的返工率达50%,采用化学镀镍后合格率达90%以上,可见取得了明显的经济效益。
飞机上的辅助发电机(APU)经化学镀镍后,其寿命提高3~4倍。
重达8.2吨的涡轮发动机的主轴承面经化学镀镍100um,以防止开机和停机所引起的振动损坏。
为减轻重量,航空工业大量使用铝合金件,经化学镀镍表面强化后不仅耐蚀、耐磨,而且可焊,如冲程发动机的活塞头经化学镀镍后提高了使用寿命。
其他还有钛合金件、铍合金件均采用低应力和压应力的化学镀镍表面保护等措施。
镍+铊+硼三元合金化学镀(NTB)被指定为普拉特-惠特尼喷气发动机上160多种零件的表面强化工艺,以抗擦伤和微动磨损,例如:NTB化学镀用于喷气发动机主轴密封。
美国空军要求发动机制造商提供具有4000次战术周期,此时磨损量达0.178mm,如此必须拆卸重修,经NTB化学镀后主轴密封面磨损显著降低,经4000次战术周期后的磨损量约为0.008mm。
宇航系统广泛使用着金属光镜,其基体为强度高、重量轻的铍或铝,经专用化学镀镍表面强化,这种含磷量为12.2%~12.7%的化学镀镍可抛光至9?,如此高的精度在需要低惯性的宇宙空间里,有着卓越的性能。
我国的化学镀工业虽然起步较晚,但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力,现已拥有成熟的工艺和经验,在我国洛阳已建成飞机零件化学镀镍加工流水线。
二、汽车工业解决使用乙醇、汽油混合燃料问题是汽车工业的发展趋势之一,使用混合燃料,除性能问题之外,还产生了燃油系统的腐蚀问题。
在巴西,使用乙醇作为燃料,应用化学镀镍技术保护锌压铸件,如汽化器免遭腐蚀已成为工艺规范。
在美国,当广泛用甲醇或甲醇和汽油混合燃料时,汽车工业势必应用化学镀镍作为汽化器、燃油泵送系统的表面保护手段。
差速器行星齿轮是汽车的一个重要零件,镀上25um厚的化学镀镍层以提高耐磨性,有的汽车制造厂在轴上采用聚四氟乙烯复合化学镀镍层工艺,这种复合镀层既有一定的硬度,又兼有好的润滑性能,提高了轴的使用寿命。
汽车工业利用化学镀镍层非常均匀的优点,在形状复杂的零件上,如齿轮、散热器和喷油嘴上采用化学镀工艺保护。
镀上10um左右的化学镀镍层的铝质散热器具有良好的钎焊性。
齿轮上化学镀后尺寸误差十分容易地保持在±0.3~0.5um。
而如果采用电镀工艺,则必须镀后还要进行机加工才能达到合格的工差范围。
用在喷油器上的化学镀镍层,可以提供良好的抗燃油腐蚀和磨损性能。
通常,燃油腐蚀和磨损会导致喷油孔的扩大,因此喷油量增大,使汽车发动机的马力超出设计标准,加快发动机的损坏。
化学镀镍层可以有效地防止喷油器的腐蚀、磨损,提高发动机的可靠性和使用寿命。
三、化学工业化学工业应用研究化学镀镍技术代替昂贵的耐蚀合金以解决腐蚀问题,以便改进化学产品的纯度,保护环境,提高操作安全性和生产运输的可靠性,从而获得更有利的技术经济竞争能力。
化学镀广泛地应用于大型反应容器的内壁保护。
当初非常引人关注的应用实例是:1955年美国通用运输公司(GATX)采用化学镀保护槽车内壁,防止苛性碱的腐蚀。
如今,化学镀镍技术已经获得长足的进步,能够在多种化工腐蚀环境下提供可靠的保护。
应用化学镀镍最为量大面广的是阀门制造业。
钢铁制造的球阀、闸阀、旋阀、止逆阀和蝶阀等等,经高磷化学镀镍25~75um,可提高耐腐蚀性和使用寿命。
化工用泵化学镀镍的效果也同样显著。
在苛性碱腐蚀条件下工作的阀门,应采用镀层含磷量1%~2%的低磷化学镀镍。
因为在苛性碱腐蚀条件下,低磷化学镀镍层的年腐蚀速率约为2.5um,优于中磷或高磷化学镀镍层。
化学镀镍层在强氧化性酸,如浓硝酸、浓硫酸等介质中不耐蚀。
尽管在盐酸中的腐蚀速率低于奥氏体不锈钢,耐蚀性仍然是不够的。
因此,对于上述强酸介质,或者可能水解生成上述强酸的介质中,不适于使用化学镀镍层。
碳钢紧固件镀上25~50um厚的高磷化学镀镍层,代替不锈钢紧固件,既克服了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题,又节省了大量费用。
生产低密度聚乙烯的压力容器内壁25um,以防止铁污染和因此所造成的聚乙烯变色。
如果采用不锈钢建造,其价格大约是化学镀方法的两倍。
四、石油天然气石油和天然气是化学镀镍的重要市场之一,油田采油和输油管道设备广泛地采用化学镀镍技术。
典型的石油和天然气工业腐蚀环境为井下盐水、二氧化碳、硫化氢,温度高达170~200℃,并伴有泥沙和其他磨粒冲蚀等等,腐蚀环境相当恶劣。
低碳钢油气管道在如此苛刻的条件下,仅有2~3个月的寿命。
经过50~100um厚的高磷化学镀镍层保护之后,其腐蚀速率降低到与哈氏合金相当的程度。
考虑到耐蚀合金价格昂贵,从性能价格比上讲,碳钢管道采用化学镀镍保护的技术经济性能最好。
泵壳、叶轮和出口管道等油气用泵零件,根据腐蚀环境不同,经化学镀镍镀厚25~75um不等,防腐蚀效果优良。
抽油泵化学镀镍是一种理想的应用实例:在西得克萨斯油田,经化学镀镍保护的抽油泵,寿命长达4年以上,同样末加保护的抽油泵的寿命不超过6个月。
化学镀镍层耐蚀耐磨,而且由于化学镀镍层的高度均匀性,可以使抽油泵筒制成整体件,从而显著地提高了抽油泵品质,降低生产成本。
在油田,高磷化学镀镍亦广泛地应用于油水分离装置的加热器表面以防腐蚀,镀厚通常为25~75um。
集油和输油装置的阀门、管接头、管箍等亦采用化学镀镍保护。
五、食品加工业食品加工业为应用化学镀镍提供了一个巨大的潜在市场;之所以称之为潜在的市场,是因为目前化学镀镍在食品工业的广泛应用中存在着障碍。
比如在美国,FDA(美国食品和药物管理署)对于化学镀镍在食品工业中的应用尚末制订出法规标准;通常,对于化学镀镍层在应用于直接与食品接触的情况,FDA采取个案处理的方式予以批准。
究其原因,主要是因为经典的化学镀液配方中含有毒的铅、镉等重金属离子作为稳定剂的缘故。
然而,许多现代的化学镀镍溶液中已经不使用重金属离子作稳定剂了;显然,这个障碍迟早将会被拆除。
目前,食品包装机械中不与食品直接接触的零件,如:轴承、辊筒、传送带、液压系统和齿轮等为化学镀镍在食品工业中的典型应用。
在食品加工过程中,会涉及盐水、亚硝酸盐、柠檬酸、醋酸、天然木材的烟薰,挥发性有机酸等腐蚀介质等问题;食品加工温度范围为60~200,生产环境中相对湿度很高;在这样的条件下,食品加工设备存在着金属腐蚀、疲劳和磨损等问题。
对于接触食品的金属表面,传统的保护方式是电镀硬铬;可是,在含氯离子酸性介质中,镀铬层的耐蚀年并不好;然而,化学镀镍在均镀能力、高耐蚀性、防粘、脱模性等方面具有明显的优势。
揉面机上与食品接触的零件采用的化学镀镍就是应用成功的实例之一;其他在食品充气装罐机、螺杆送料机、拌料锅、食品模具、烤盘、干燥箱,面包保温炉等食品机械上越多地采用了化学镀镍。
六、采矿工业采矿工业环境条件恶劣,井下机械不可避免地接触盐水、矿酸,以受腐蚀和磨损的考验。
因此,采矿机械需要进行表面保护。
矿井顶板支撑系统中,常用电镀硬铬作为液压支柱的防腐蚀耐磨损保护层。
然而,由于硬铬表面裂纹、多孔,使用中经常因为腐蚀严重以致液压支柱被咬死而无法动作。
高压液压缸的这种问题更加严重。
在高压工作下,镀层受到拉伸,使得高内应力的硬铬层的裂纹进一步加剧。
这种情况下,采用25um厚的压应力的高磷化学镀镍层做保护,当液压支柱受高压拉伸时,化学镀镍层不会产生裂纹,并能够经受住地下煤矿环境的腐蚀与磨损。
在某些露天采矿生产中,例如采选肥料用的磷矿石,要使用高压泵和喷射泵嘴,此时,腐蚀和冲蚀问题相当严重,但耐蚀耐磨的化学镀镍层的应用便可防止机械零件过早损坏。
七、军事工业化学镀镍技术在军事上得到广泛的应用,突出的例子如航空母舰上飞机弹射机罩和轨道的化学镀镍保护。
弹射机的工作环境非常恶劣,飞机发动时的高温气流冲刷轨道,弹射时的巨大的作用力,海洋气候条件的腐蚀,使得弹射系统仅能使用6~12个月。
现采用的表面处理工艺是:正确前处理后的弹射机罩,在电镀镍后,化学镀镍100um,然后再电镀镉12.5um,并经铬酸钝化。
这样的复合涂覆保护层,具有很好的耐磨和抗微振磨损性能,弹射系统的使用寿命可延长至14~18年,即增加18倍。
军用车辆的耳轴多年来一直采用化学镀镍层保护,防止道路泥浆和盐水的腐蚀和磨损。
坦克的后视镜用铝材制成,精磨抛光后,化学镀镍作为耐蚀耐磨保护层。
技术要求后视镜在可见光谱范围内具有80%的反射率,化学镀镍层容易达到这些光学要求。
铝质雷达波导管镀以25um厚的化学镀镍层可防止陆地和海上腐蚀。
化学镀镍层的均匀性,能满足各种波导管的技术要求。
八、电子和计算机工业化学镀镍在电子和计算机工业中应用得最广,几乎涉及到每一种化学镀镍技术和工艺。
许多新的化学镀镍工艺和材料正是根据电子和计算机工业发展的需要而研制开发出来的。
在技术性能方面,除要求耐蚀耐磨之外,还具有可焊接、防扩散性、电性能和磁性能等要求。
有的国家已经建立法规:电子设备必须进行屏蔽以防止电磁和射频干扰。
电子设备的塑料外壳上镀铜,然后化学镀镍,这样的双金属结构覆层,被公认为是最有效的屏蔽方式之一。
化学镀镍是计算机薄膜硬磁盘制造中的关键步骤之一。
主要是在经过精细加工的5086镁铝表面镀12.5um厚的镍磷合金层,为后续的真空溅射磁记录薄膜做预备。