l        標(biāo)準(zhǔn)

 

GB5267.1 緊固件 電鍍層

 

l        工藝流程

 

一、 碳鋼和低合金鋼的前處理工藝流程

 

機(jī)械除油除銹→水洗→化學(xué)除油→水洗→酸洗→水洗→活化→→水洗→去離子水洗

 

主要步驟的工藝要求

 

　 1.機(jī)械除油除銹

 

　　一般的工件表面都有油污和銹蝕,大量油污可用干布擦凈,銹蝕的部位用水砂紙打磨。有的工件表面有銹皮、焊渣、舊漆層等，則需進(jìn)行機(jī)械拋光、振光或噴砂處理。

 

　　2.化學(xué)除油　除油液配方： 氫氧化鈉 20g/l 碳酸鈉 30g/l 磷酸鈉 30g/l OP-10 1ml/l

 

　　工藝條件 　溫度： 60-80℃ 時(shí)間 3-5分鐘

 

　　如果一次除油不徹底，應(yīng)用水沖洗后再浸入除油液中，如此反復(fù)操作，直至油除凈為止。油除凈的標(biāo)準(zhǔn)是基體表面達(dá)到完全潤(rùn)濕狀態(tài)，能形成均勻水膜，無掛珠。

 

　　3.涂保護(hù)漆　如果要求零件局部鍍覆，則需對(duì)不要求鍍的部位涂保護(hù)漆。涂保護(hù)漆時(shí)應(yīng)小心仔細(xì)，需保護(hù)的部位的涂層應(yīng)連續(xù)均勻，不保護(hù)的部位 絕對(duì) 不允許沾有保護(hù)漆。

 

保護(hù)漆通常采用聚胺脂清漆，涂漆后應(yīng)放置24小時(shí)方可進(jìn)行化學(xué)鍍。

 

　　4.酸洗   酸洗液配方：1∶1 鹽酸（體積比）

 

　　工藝條件 　　溫度： 室溫 時(shí)間： 15-30秒

 

　　酸洗后要求工件表面無銹。

 

　　5.活化 　　活化液配方 10% 硫酸 (體積比) ρ H2SO4 =1.84 g/cm 3

 

　　工藝條件 溫度： 室溫 時(shí)間： 10-20 秒

 

　　一般要求當(dāng)工件表面有大量細(xì)小均勻氣泡溢出時(shí)停止活化。

 

二、不銹鋼、高合金鋼的前處理工藝

 

　　由于不銹鋼和高鎳、鉻含量合金鋼的表面上有一層鈍化膜，若按常規(guī)鋼鐵件表面預(yù)處理的方式進(jìn)行前處理，化學(xué)鍍層的結(jié)合強(qiáng)度很差，很難保證結(jié)合力。所以在一般除油后要附加在濃酸中進(jìn)行陽極處理，以改善鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。為可靠起見，還可以進(jìn)行預(yù)鍍鎳，進(jìn)行活化。常見工藝如下：

 

　　化學(xué)除油→熱水清洗→冷水清洗→電解清洗→二次除油→熱水清洗→冷水清洗→電解清洗→預(yù)鍍鎳活化→冷水清洗→去離子水洗

 

　　工藝配方及工藝說明

 

　　化學(xué)除油：與普通鋼鐵件除油配方相同，60-80℃；

 

　　熱水清洗：60-80℃，約2分鐘；

 

　　冷水清洗：兩次逆流漂洗或噴淋清洗，室溫，約2分鐘；

 

　　電解清洗：堿性脫脂液配方可與上面的化學(xué)除油液配方相同，陽極電流密度為30-55安培/平方分米，15-30秒；

 

　　預(yù)鍍鎳：閃鍍液配方為： 6水氯化鎳240克/升，鹽酸（30-33%）320ml/L，陽極為鎳板，工件陰極，電流密度，3.5-7.5安培/平方分米，2-4分鐘；

 

 

 

化學(xué)鍍鎳工藝——鍍前處理需知

 

　　   化學(xué)鍍鎳的對(duì)象是具體的工件，進(jìn)廠待鍍的工件狀況，包括工件材質(zhì)、制造或維護(hù)方法，工件尺寸和最終使用情況是不同的；因此前處理方法應(yīng)有所不同。在確定正確的前處理工藝流程時(shí)，必須對(duì)工件善有充分的了解。

 

　　1.合金類型　為保證鍍層足夠的結(jié)合力以及鍍層質(zhì)量，必須鑒定基體材質(zhì)。某些含有催化毒性合金成分的材料在鍍前處理時(shí)加以表面調(diào)整，保證除去這些合金成分后才能進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。例如：鉛（含鉛鋼）、硫（含硫鋼）、過量的碳（高碳鋼）、碳化物（滲碳鋼）等。因?yàn)檫@些物質(zhì)的殘留會(huì)產(chǎn)生結(jié)合力差和起泡問題。而且，在未除凈這些物質(zhì)的表面、鍍層會(huì)產(chǎn)生針孔和多孔現(xiàn)象。另一種處理方法是在鍍前采用預(yù)鍍的方法隔離基體才料中有害合金元素的影響。在不清楚待鍍工件材質(zhì)而且又不可能進(jìn)行材料分析的情況下，必須進(jìn)行預(yù)先試驗(yàn)，試合格后方可處理工作。

 

　　2.工件的制造歷史　鋼件表面狀況由于滲碳、滲氮、淬火硬化后提高表面硬度是重要的變化途徑之一。通?；瘜W(xué)鍍鎳在硬度范圍HRC58-62的鐵件表面上鍍層的結(jié)合力是難以合格的。一方面，上述硬度范圍的工件必須進(jìn)行特別的清洗方法，即在含氰化物的溶液中周期換向電解活化或其它合適的電解清洗，以便溶解除去表面的無機(jī)物質(zhì)諸如碳化物。另一方面，在施鍍中產(chǎn)生的表面應(yīng)力，諸如航天工業(yè)用的表面有較高張應(yīng)力的工件，必須在鍍前鍍后進(jìn)行去應(yīng)力處理，以獲得合格的結(jié)合力。在制造過程中工件表面大量通訊以除去的機(jī)械潤(rùn)滑油和拋光劑等也必須在鍍前清除干凈。

 

　　3.工件的維修歷史　　工件維修時(shí)為除去表面的有機(jī)涂層、鐵銹或氧化皮，采用噴砂處理，這種工件是化學(xué)鍍前最難處理的。因?yàn)檫@些工件表面不僅嵌進(jìn)了殘留物質(zhì)，而且腐蝕產(chǎn)物附著得很牢。在這種情況下，應(yīng)先采用機(jī)械方法清潔表面，以保證后續(xù)化學(xué)清洗和活化工序的質(zhì)量。為除去工件表面嵌進(jìn)的油脂和化學(xué)臟污，有時(shí)預(yù)先烘工件十分有效，盡管這不是唯一的好用的清除方法。

 

　　4.工件的幾何尺寸　　許多工件的幾何贓妨礙了采用某前處理技術(shù)，如大尺寸的容器以及內(nèi)表面積很大的管件就是如此。通常清洗和活化鋼件應(yīng)包括電解清洗和活化，在上述情況下，應(yīng)采用機(jī)械清洗、化學(xué)清洗和活化更為可行。對(duì)于具有盲孔和形狀復(fù)雜的零件，需要加強(qiáng)清洗工序以解決除去污垢、氫氣泡逸出和溶液帶出的問題。在工件吊掛和放置方法上也應(yīng)考慮解決上述問題。

 

　　5.工件非鍍面的阻鍍問題　　許多工件要求局部化學(xué)鍍鎳，因此必須彩屏蔽材料將非鍍部分保護(hù)起來。屏蔽材料可用壓敏膠帶、涂料、專用塑料夾具等。當(dāng)然市場(chǎng)上現(xiàn)在有商品的阻鍍涂料（或叫保護(hù)漆）出售，并且高級(jí)一點(diǎn)的，可以鍍后輕松除去，用專用溶劑溶解后可以反復(fù)使用。

 

　　6.化學(xué)清洗　　浸洗是化學(xué)鍍前處理的重要步驟之一，其重要的功能在于清除工件表面的污垢，為保證清洗效果，通常使用清洗劑、機(jī)械攪拌和加溫。采用堿性清洗劑時(shí)必須加熱至60-80℃，以便徹底清洗污垢，大多數(shù)堿性清洗采取浸洗并且強(qiáng)力攪拌，也可以采用噴淋清洗方式。市售的浸洗清潔劑的質(zhì)量和去污能力差異很大，因此根據(jù)工件污染程度選用清潔劑是很重要的。

 

　　7.電解清洗　　電解清洗化學(xué)鍍鎳活化處理前的末道清洗方法，多適用于精密零件。直流電解清洗即阻極電解清洗的優(yōu)點(diǎn)在于工件表面產(chǎn)生大量的氫氣增加了洗滌效果；其缺點(diǎn)在于工件帶負(fù)電，因而吸附清洗溶液中的銅、鋅和其它金屬離子、皂類和某些膠體物質(zhì)，在工件上形成疏松的電極泥以致帶去。電解清洗時(shí)采用周期換向電注，當(dāng)工件為陽極時(shí)，迫使工件表面帶正電荷的離子和污垢脫離。而且工件表面生成的氧氣有利于有效地洗滌掉嵌牢在工件上的污垢，由清洗溶液中的清潔劑去潤(rùn)濕污垢，乳化轉(zhuǎn)換掉污垢。

 

　　8.水洗　　兩個(gè)前處理工序之間的水洗工序，目的在于防止上道工序帶出的溶液對(duì)下道工序溶液的污染和從工件表面清除污垢、金屬離子污染和電極泥，以保證鍍層結(jié)合力合格。水洗工序進(jìn)行得好壞與設(shè)計(jì)出一個(gè)好的工藝流程是很重要的，應(yīng)避免共用漂洗，即回頭至先前用過的槽中漂洗的現(xiàn)象出現(xiàn)。

 

化學(xué)鍍鎳的后處理在化學(xué)鍍鎳施鍍結(jié)束之后必須采取清洗和干燥，目的在于除凈工件表面殘留的化學(xué)鍍液、保持鍍層具有良好的外觀，關(guān)且防止在工件表面形成“腐蝕電池”條件，保證鍍層的耐蝕性。除上之外，為了不同的目的和技術(shù)要求還可能進(jìn)行許多種后續(xù)處理；當(dāng)然，后處理還包括對(duì)不合格鍍層的退除。

 

三、消除氫脆的鍍后熱處理

 

　　如果進(jìn)行熱處理是為了提高鍍層硬度，不必單獨(dú)進(jìn)行降低氫脆的熱處理。熱處理應(yīng)在機(jī)加工前進(jìn)行，若鋼鐵基體的抗張弗度大于或等于1400MPa，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鍍后熱處理。鍍后的鋼鐵零件可按照下表進(jìn)行除氫處理　　

 

 

提高結(jié)合強(qiáng)度的熱處理

 

為了提高基體金屬上的自催化鎳－磷鍍層的結(jié)合強(qiáng)度，應(yīng)按需方規(guī)定進(jìn)行熱處理，鍍層厚度為50μm，或低于50μm的工件可按下表推薦的規(guī)范進(jìn)行熱處理，較厚的鍍層進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。

 

 

　　提高鍍層硬度的熱處理

 

　　為提高化學(xué)鍍鎳層的硬度關(guān)達(dá)到技術(shù)要求的硬度值，熱處理技術(shù)條件應(yīng)綜合考慮熱處理溫度、時(shí)間以及鍍層合金成分的影響。通常為獲得最高硬度值，采用得最多的熱處理溫度是400℃下保溫一個(gè)小時(shí)，當(dāng)然在低于400℃條件下，考慮延長(zhǎng)熱處理時(shí)間也可以達(dá)到熱處理地效果。一般我們?cè)诖_定熱處理工藝時(shí)，要首先確定化學(xué)鍍鎳層的合金成分，通過試驗(yàn)驗(yàn)證達(dá)到效果后才能進(jìn)行執(zhí)處理。

 

此外，在熱處理過程應(yīng)避免快速升溫和快速冷卻，在確定熱處理時(shí)間時(shí)應(yīng)考慮工件質(zhì)量。當(dāng)熱處理溫度超過250℃時(shí)，為避免鍍層外觀變色和表面氧化，熱處理應(yīng)在惰性或者還原氣氛中進(jìn)行；但是抗張強(qiáng)度超過1400MPa的鋼鐵零件不能在氫氣氣氛中熱處理。應(yīng)該注意，高溫?zé)崽幚韺?duì)某些基體材料的機(jī)械性、尺寸精度和鍍層的耐蝕性將產(chǎn)生不利影響。為了得到所需的最絡(luò)硬度值，應(yīng)該考慮最佳的熱處理時(shí)間與溫度組合。

 

 

 

 

l         鍍鎳工業(yè)現(xiàn)狀

 

最近的十幾年間，我國(guó)的光亮鍍鎳工藝、高裝飾重防護(hù)的多層鎳鉻工藝、黑鎳、沙面鎳、深孔鎳的開發(fā)與應(yīng)用迅猛發(fā)展，是電鍍行業(yè)中的熱門話題。十分重要的一個(gè)原因是我國(guó)摩托車、汽車及其他制造業(yè)飛速發(fā)展，全國(guó)約1600多萬輛摩托車生產(chǎn)，汽車鋁輪轂的電鍍加工不僅推動(dòng)了光亮鍍鎳工藝的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了多層鎳鉻體系的工業(yè)化應(yīng)用，僅廣東省年消耗金屬鎳陽極達(dá)8000余噸。BASF在十余年前推出十余種鍍鎳中間體。成功地占領(lǐng)了鍍鎳光亮劑市場(chǎng)，與此同時(shí)，國(guó)際鎳公司INCO推出高品質(zhì)的多種鎳陽極和鎳鹽，這些都大大加速了我國(guó)光亮鍍鎳工藝與多層鍍鎳工藝的發(fā)展，其他的國(guó)外品牌如美國(guó)的PMC公司推出部分Ni，Cu，Zn光亮劑中間體，天津的天海公司引進(jìn)印度的系列鍍Ni中間體，德國(guó)Dillenberg 公司亦有中間體與光亮劑在國(guó)內(nèi)銷售。國(guó)際著名的Atotech 、OMI、 Canning以及我國(guó)深圳華美公司，深圳天澤公司的鍍鎳光亮劑行銷全國(guó)，廣泛應(yīng)用。

 

我國(guó)的鍍鎳光亮劑由上海輕工業(yè)研究所，上海輕工業(yè)?？茖W(xué)校，上海長(zhǎng)征電鍍廠，武漢材保所，廣州電器科學(xué)研究所研究較早，著名的791、BE、871都是二十年前的著名品牌。

 

武漢材保所、廣州電器科學(xué)研究所、上海長(zhǎng)征電鍍廠還在多層鎳鉻組合鍍層方面作了十余年研究應(yīng)用。這里特別要提到的是武漢材保所積近四十年開發(fā)研究涂層測(cè)厚的理論與實(shí)踐，供給客戶系列化的step多層鎳層間電位差測(cè)量裝置，促進(jìn)了我國(guó)多層鍍鎳工藝的工業(yè)應(yīng)用。他們最近研制的DJH－G 3000型電解式測(cè)厚儀，采用Windows XP操作系統(tǒng)，全新數(shù)字化測(cè)量平臺(tái)，大型LCD動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量過程與結(jié)果。還對(duì)測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存；統(tǒng)計(jì)分析及打印報(bào)告能精確測(cè)量多種金屬與非金屬基體上的單金屬、合金、復(fù)合鍍層以及多層鎳和層間電位差，分辯率達(dá)0.01μm；最新開發(fā)的ZD-B智能電解測(cè)厚儀除了包羅鍍層厚度，層間電位差的測(cè)量與記錄之外，還可以測(cè)量電極過程的動(dòng)態(tài)極化曲線，非常適用于大企業(yè)，高校和科研單位應(yīng)用。

 

武漢風(fēng)帆表面工程有限公司，率先工業(yè)制造丙烷磺內(nèi)酯，實(shí)現(xiàn)鍍鎳光亮劑重要中間體PPS的工業(yè)化生產(chǎn)銷，打破了外國(guó)公司的壟斷和PPS依賴進(jìn)口的局面，并出口東南亞和北美，同時(shí)為酸性銅光亮劑的新中間體研制奠定了基礎(chǔ)。該公司工業(yè)化生產(chǎn)鍍鎳光亮劑中間體20余種。

 

廣東達(dá)志化工有限公司，利用自己的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，在鍍鎳光亮劑中間體研發(fā)上做了不少工作，特別是鍍鎳中間體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能的關(guān)系。為適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)普通光亮鎳、高整平鎳、高光亮鎳、烏光亮鎳、高走位白亮鎳的需求，共推出32個(gè)鍍鎳光亮劑中間體

 

深圳的吉鴻昌化工也是一個(gè)在鍍鎳光亮劑及其中間體制造上很有技術(shù)實(shí)力的單位，鍍鎳中間體亦有近廾種，供給國(guó)內(nèi)、外客戶。

 

地處河北的金日化工有限公司是一個(gè)依托天津技術(shù)力量生產(chǎn)電鍍特種助劑而著稱的企業(yè)，它為第一代、第二代氯化鉀鍍鋅提供了大量載體，最近引進(jìn)意大利氣相反應(yīng)裝置，生產(chǎn)鎳光亮劑中用量較大的BEO、BMP等，毫無疑問，這對(duì)提高鍍鎳中間體的品質(zhì)會(huì)大有好處。

 

幾個(gè)公司的實(shí)例足以看出我國(guó)電鍍光亮劑、中間體制造技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步。但是我們還要清醒地看到，德國(guó)、美國(guó)化工原材料品質(zhì)好，制造、控制設(shè)備先進(jìn)，檢測(cè)分析手段齊全。在Ni，Cu，Zn中間體工業(yè)化過程中一系列的分離，提純技術(shù)有待我們?nèi)スタ?。擁?00位博士研發(fā)的BASF公司，決不是我國(guó)一般企業(yè)的技術(shù)，設(shè)備水平所能競(jìng)爭(zhēng)得了的。但是各發(fā)揮其長(zhǎng)、避其短，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中都會(huì)找到正確的自身的定位。

 

由于化學(xué)鍍鎳層具有優(yōu)秀的均勻性、硬度、耐磨和耐蝕性等綜合物理化學(xué)性能，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前幾乎難以找到一個(gè)工業(yè)不采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)。據(jù)報(bào)道，化學(xué)鍍鎳在各個(gè)工業(yè)中應(yīng)用的比例大致如下：航空航天工業(yè)：9%，汽車工業(yè)：5%，電子計(jì)算機(jī)工業(yè)：15%，食品工業(yè)：5%，機(jī)械工業(yè)：15%，核工業(yè)：2%，石油工業(yè)：10%，塑料工業(yè)：5%，電力輸送工業(yè)：3%，印刷工業(yè)：3%，泵制造業(yè)：5%，閥門制造業(yè)：17%，其他：6%。世界工業(yè)化國(guó)家的化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用經(jīng)歷了80年代空前的發(fā)展，平均年凈增速率高達(dá)10%～15%；預(yù)計(jì)化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用將會(huì)持續(xù)發(fā)展，平均年凈值速率將降低至6%左右，而進(jìn)入發(fā)展成熟期。在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的東亞和東南地區(qū)，包括中國(guó)在內(nèi)，化學(xué)鍍應(yīng)用正在上升階段，預(yù)期仍將保持空前的高速發(fā)展。

 

 

 

l         鍍鎳的應(yīng)用

 

一、航空航天工業(yè)

 

航空航天工業(yè)為化學(xué)鍍鎳的使用大戶之一，比較突出的應(yīng)用實(shí)例是：美國(guó)俄克拉荷馬航空后勤中心，自1979年以來，以及西北航空公司自1983年以來均采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)修復(fù)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件。普拉特－惠特尼公司的JT8D噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)雖已經(jīng)停產(chǎn)，可是迄今仍有上千臺(tái)這種發(fā)動(dòng)機(jī)在波音727和麥道DC-9飛機(jī)上使用，原因是：一種高磷，壓應(yīng)力的化學(xué)鍍鎳技術(shù)用于修復(fù)JT8D六種型號(hào)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪，確保了這種發(fā)動(dòng)機(jī)的重新使用。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪機(jī)或壓縮機(jī)的葉片上，通常鎳磷合金化學(xué)鍍厚為25～75um，以防止燃?xì)飧g，其疲勞強(qiáng)度的降低比電鍍鉻少25%。俄克拉荷馬航空后勤中心采用超厚層化學(xué)鍍鎳修復(fù)飛機(jī)零件，鍍厚達(dá)275～750um。原采用電鍍工藝時(shí)的返工率達(dá)50%，采用化學(xué)鍍鎳后合格率達(dá)90%以上，可見取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。飛機(jī)上的輔助發(fā)電機(jī)（APU）經(jīng)化學(xué)鍍鎳后，其壽命提高3～4倍。重達(dá)8.2噸的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承面經(jīng)化學(xué)鍍鎳100um，以防止開機(jī)和停機(jī)所引起的振動(dòng)損壞。

 

為減輕重量，航空工業(yè)大量使用鋁合金件，經(jīng)化學(xué)鍍鎳表面強(qiáng)化后不僅耐蝕、耐磨，而且可焊，如沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頭經(jīng)化學(xué)鍍鎳后提高了使用壽命。其他還有鈦合金件、鈹合金件均采用低應(yīng)力和壓應(yīng)力的化學(xué)鍍鎳表面保護(hù)等措施。

 

鎳＋鉈＋硼三元合金化學(xué)鍍（NTB）被指定為普拉特－惠特尼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上160多種零件的表面強(qiáng)化工藝,以抗擦傷和微動(dòng)磨損,例如:NTB化學(xué)鍍用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主軸密封。美國(guó)空軍要求發(fā)動(dòng)機(jī)制造商提供具有4000次戰(zhàn)術(shù)周期,此時(shí)磨損量達(dá)0.178mm,如此必須拆卸重修，經(jīng)NTB化學(xué)鍍后主軸密封面磨損顯著降低,經(jīng)4000次戰(zhàn)術(shù)周期后的磨損量約為0.008mm。

 

宇航系統(tǒng)廣泛使用著金屬光鏡，其基體為強(qiáng)度高、重量輕的鈹或鋁，經(jīng)專用化學(xué)鍍鎳表面強(qiáng)化，這種含磷量為12.2%～12.7%的化學(xué)鍍鎳可拋光至9?，如此高的精度在需要低慣性的宇宙空間里，有著卓越的性能。

 

我國(guó)的化學(xué)鍍工業(yè)雖然起步較晚，但自九十年代以來經(jīng)過各科研單位的不懈努力，現(xiàn)已擁有成熟的工藝和經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)洛陽已建成飛機(jī)零件化學(xué)鍍鎳加工流水線。

 

二、汽車工業(yè)

 

解決使用乙醇、汽油混合燃料問題是汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一，使用混合燃料，除性能問題之外，還產(chǎn)生了燃油系統(tǒng)的腐蝕問題。在巴西，使用乙醇作為燃料，應(yīng)用化學(xué)鍍鎳技術(shù)保護(hù)鋅壓鑄件，如汽化器免遭腐蝕已成為工藝規(guī)范。在美國(guó)，當(dāng)廣泛用甲醇或甲醇和汽油混合燃料時(shí)，汽車工業(yè)勢(shì)必應(yīng)用化學(xué)鍍鎳作為汽化器、燃油泵送系統(tǒng)的表面保護(hù)手段。

 

差速器行星齒輪是汽車的一個(gè)重要零件，鍍上25um厚的化學(xué)鍍鎳層以提高耐磨性，有的汽車制造廠在軸上采用聚四氟乙烯復(fù)合化學(xué)鍍鎳層工藝，這種復(fù)合鍍層既有一定的硬度，又兼有好的潤(rùn)滑性能，提高了軸的使用壽命。

 

汽車工業(yè)利用化學(xué)鍍鎳層非常均勻的優(yōu)點(diǎn)，在形狀復(fù)雜的零件上，如齒輪、散熱器和噴油嘴上采用化學(xué)鍍工藝保護(hù)。鍍上10um左右的化學(xué)鍍鎳層的鋁質(zhì)散熱器具有良好的釬焊性。齒輪上化學(xué)鍍后尺寸誤差十分容易地保持在±0.3～0.5um。而如果采用電鍍工藝，則必須鍍后還要進(jìn)行機(jī)加工才能達(dá)到合格的工差范圍。用在噴油器上的化學(xué)鍍鎳層，可以提供良好的抗燃油腐蝕和磨損性能。通常，燃油腐蝕和磨損會(huì)導(dǎo)致噴油孔的擴(kuò)大，因此噴油量增大，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，加快發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞?；瘜W(xué)鍍鎳層可以有效地防止噴油器的腐蝕、磨損，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和使用壽命。

 

三、化學(xué)工業(yè)

 

化學(xué)工業(yè)應(yīng)用研究化學(xué)鍍鎳技術(shù)代替昂貴的耐蝕合金以解決腐蝕問題，以便改進(jìn)化學(xué)產(chǎn)品的純度，保護(hù)環(huán)境，提高操作安全性和生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)目煽啃裕瑥亩@得更有利的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)能力。

 

化學(xué)鍍廣泛地應(yīng)用于大型反應(yīng)容器的內(nèi)壁保護(hù)。當(dāng)初非常引人關(guān)注的應(yīng)用實(shí)例是：1955年美國(guó)通用運(yùn)輸公司（GATX）采用化學(xué)鍍保護(hù)槽車內(nèi)壁，防止苛性堿的腐蝕。如今，化學(xué)鍍鎳技術(shù)已經(jīng)獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，能夠在多種化工腐蝕環(huán)境下提供可靠的保護(hù)。

 

應(yīng)用化學(xué)鍍鎳最為量大面廣的是閥門制造業(yè)。鋼鐵制造的球閥、閘閥、旋閥、止逆閥和蝶閥等等，經(jīng)高磷化學(xué)鍍鎳25～75um，可提高耐腐蝕性和使用壽命。化工用泵化學(xué)鍍鎳的效果也同樣顯著。在苛性堿腐蝕條件下工作的閥門，應(yīng)采用鍍層含磷量1%～2%的低磷化學(xué)鍍鎳。因?yàn)樵诳列詨A腐蝕條件下，低磷化學(xué)鍍鎳層的年腐蝕速率約為2.5um，優(yōu)于中磷或高磷化學(xué)鍍鎳層。化學(xué)鍍鎳層在強(qiáng)氧化性酸，如濃硝酸、濃硫酸等介質(zhì)中不耐蝕。盡管在鹽酸中的腐蝕速率低于奧氏體不銹鋼，耐蝕性仍然是不夠的。因此，對(duì)于上述強(qiáng)酸介質(zhì)，或者可能水解生成上述強(qiáng)酸的介質(zhì)中，不適于使用化學(xué)鍍鎳層。碳鋼緊固件鍍上25～50um厚的高磷化學(xué)鍍鎳層，代替不銹鋼緊固件，既克服了奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂問題，又節(jié)省了大量費(fèi)用。生產(chǎn)低密度聚乙烯的壓力容器內(nèi)壁25um，以防止鐵污染和因此所造成的聚乙烯變色。如果采用不銹鋼建造，其價(jià)格大約是化學(xué)鍍方法的兩倍。

 

四、石油天然氣

 

石油和天然氣是化學(xué)鍍鎳的重要市場(chǎng)之一，油田采油和輸油管道設(shè)備廣泛地采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)。典型的石油和天然氣工業(yè)腐蝕環(huán)境為井下鹽水、二氧化碳、硫化氫，溫度高達(dá)170～200℃，并伴有泥沙和其他磨粒沖蝕等等，腐蝕環(huán)境相當(dāng)惡劣。低碳鋼油氣管道在如此苛刻的條件下，僅有2～3個(gè)月的壽命。經(jīng)過50～100um厚的高磷化學(xué)鍍鎳層保護(hù)之后，其腐蝕速率降低到與哈氏合金相當(dāng)?shù)某潭??？紤]到耐蝕合金價(jià)格昂貴，從性能價(jià)格比上講，碳鋼管道采用化學(xué)鍍鎳保護(hù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能最好。

 

泵殼、葉輪和出口管道等油氣用泵零件，根據(jù)腐蝕環(huán)境不同，經(jīng)化學(xué)鍍鎳鍍厚25～75um不等，防腐蝕效果優(yōu)良。抽油泵化學(xué)鍍鎳是一種理想的應(yīng)用實(shí)例：在西得克薩斯油田，經(jīng)化學(xué)鍍鎳保護(hù)的抽油泵，壽命長(zhǎng)達(dá)4年以上，同樣末加保護(hù)的抽油泵的壽命不超過6個(gè)月。化學(xué)鍍鎳層耐蝕耐磨，而且由于化學(xué)鍍鎳層的高度均勻性，可以使抽油泵筒制成整體件，從而顯著地提高了抽油泵品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。在油田，高磷化學(xué)鍍鎳亦廣泛地應(yīng)用于油水分離裝置的加熱器表面以防腐蝕，鍍厚通常為25～75um。集油和輸油裝置的閥門、管接頭、管箍等亦采用化學(xué)鍍鎳保護(hù)。

 

五、食品加工業(yè)

 

食品加工業(yè)為應(yīng)用化學(xué)鍍鎳提供了一個(gè)巨大的潛在市場(chǎng)；之所以稱之為潛在的市場(chǎng)，是因?yàn)槟壳盎瘜W(xué)鍍鎳在食品工業(yè)的廣泛應(yīng)用中存在著障礙。比如在美國(guó)，F(xiàn)DA（美國(guó)食品和藥物管理署）對(duì)于化學(xué)鍍鎳在食品工業(yè)中的應(yīng)用尚末制訂出法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)；通常，對(duì)于化學(xué)鍍鎳層在應(yīng)用于直接與食品接觸的情況，F(xiàn)DA采取個(gè)案處理的方式予以批準(zhǔn)。究其原因，主要是因?yàn)榻?jīng)典的化學(xué)鍍液配方中含有毒的鉛、鎘等重金屬離子作為穩(wěn)定劑的緣故。然而，許多現(xiàn)代的化學(xué)鍍鎳溶液中已經(jīng)不使用重金屬離子作穩(wěn)定劑了；顯然，這個(gè)障礙遲早將會(huì)被拆除。目前，食品包裝機(jī)械中不與食品直接接觸的零件，如：軸承、輥筒、傳送帶、液壓系統(tǒng)和齒輪等為化學(xué)鍍鎳在食品工業(yè)中的典型應(yīng)用。

 

在食品加工過程中，會(huì)涉及鹽水、亞硝酸鹽、檸檬酸、醋酸、天然木材的煙薰，揮發(fā)性有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)等問題；食品加工溫度范圍為60～200，生產(chǎn)環(huán)境中相對(duì)濕度很高；在這樣的條件下，食品加工設(shè)備存在著金屬腐蝕、疲勞和磨損等問題。對(duì)于接觸食品的金屬表面，傳統(tǒng)的保護(hù)方式是電鍍硬鉻；可是，在含氯離子酸性介質(zhì)中，鍍鉻層的耐蝕年并不好；然而，化學(xué)鍍鎳在均鍍能力、高耐蝕性、防粘、脫模性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。揉面機(jī)上與食品接觸的零件采用的化學(xué)鍍鎳就是應(yīng)用成功的實(shí)例之一；其他在食品充氣裝罐機(jī)、螺桿送料機(jī)、拌料鍋、食品模具、烤盤、干燥箱，面包保溫爐等食品機(jī)械上越多地采用了化學(xué)鍍鎳。

 

六、采礦工業(yè)

 

采礦工業(yè)環(huán)境條件惡劣，井下機(jī)械不可避免地接觸鹽水、礦酸，以受腐蝕和磨損的考驗(yàn)。因此，采礦機(jī)械需要進(jìn)行表面保護(hù)。礦井頂板支撐系統(tǒng)中，常用電鍍硬鉻作為液壓支柱的防腐蝕耐磨損保護(hù)層。然而，由于硬鉻表面裂紋、多孔，使用中經(jīng)常因?yàn)楦g嚴(yán)重以致液壓支柱被咬死而無法動(dòng)作。高壓液壓缸的這種問題更加嚴(yán)重。在高壓工作下，鍍層受到拉伸，使得高內(nèi)應(yīng)力的硬鉻層的裂紋進(jìn)一步加劇。這種情況下，采用25um厚的壓應(yīng)力的高磷化學(xué)鍍鎳層做保護(hù)，當(dāng)液壓支柱受高壓拉伸時(shí)，化學(xué)鍍鎳層不會(huì)產(chǎn)生裂紋，并能夠經(jīng)受住地下煤礦環(huán)境的腐蝕與磨損。在某些露天采礦生產(chǎn)中，例如采選肥料用的磷礦石，要使用高壓泵和噴射泵嘴，此時(shí)，腐蝕和沖蝕問題相當(dāng)嚴(yán)重，但耐蝕耐磨的化學(xué)鍍鎳層的應(yīng)用便可防止機(jī)械零件過早損壞。

 

七、軍事工業(yè)

 

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(jī)彈射機(jī)罩和軌道的化學(xué)鍍鎳保護(hù)。彈射機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣，飛機(jī)發(fā)動(dòng)時(shí)的高溫氣流沖刷軌道，彈射時(shí)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(gè)月?，F(xiàn)采用的表面處理工藝是：正確前處理后的彈射機(jī)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(hù)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(zhǎng)至14～18年，即增加18倍。

 

軍用車輛的耳軸多年來一直采用化學(xué)鍍鎳層保護(hù)，防止道路泥漿和鹽水的腐蝕和磨損。坦克的后視鏡用鋁材制成，精磨拋光后，化學(xué)鍍鎳作為耐蝕耐磨保護(hù)層。技術(shù)要求后視鏡在可見光譜范圍內(nèi)具有80%的反射率，化學(xué)鍍鎳層容易達(dá)到這些光學(xué)要求。鋁質(zhì)雷達(dá)波導(dǎo)管鍍以25um厚的化學(xué)鍍鎳層可防止陸地和海上腐蝕。化學(xué)鍍鎳層的均勻性，能滿足各種波導(dǎo)管的技術(shù)要求。

 

八、電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)

 

化學(xué)鍍鎳在電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)中應(yīng)用得最廣，幾乎涉及到每一種化學(xué)鍍鎳技術(shù)和工藝。許多新的化學(xué)鍍鎳工藝和材料正是根據(jù)電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展的需要而研制開發(fā)出來的。在技術(shù)性能方面，除要求耐蝕耐磨之外，還具有可焊接、防擴(kuò)散性、電性能和磁性能等要求。    

 

有的國(guó)家已經(jīng)建立法規(guī)：電子設(shè)備必須進(jìn)行屏蔽以防止電磁和射頻干擾。電子設(shè)備的塑料外殼上鍍銅，然后化學(xué)鍍鎳，這樣的雙金屬結(jié)構(gòu)覆層，被公認(rèn)為是最有效的屏蔽方式之一?；瘜W(xué)鍍鎳是計(jì)算機(jī)薄膜硬磁盤制造中的關(guān)鍵步驟之一。主要是在經(jīng)過精細(xì)加工的5086鎂鋁表面鍍12.5um厚的鎳磷合金層,為后續(xù)的真空濺射磁記錄薄膜做預(yù)備。化學(xué)鍍鎳層含磷量為12%wt（原子百分比約20.5%）。鍍層必須是低應(yīng)力且為壓應(yīng)力。經(jīng)250℃或300℃加熱1h，此時(shí)仍保持非磁性，即剩磁小于0.1×10－4T。鍍層必須均勻、光滑，表面上的任何缺陷和突起不得超過0.025um。因?yàn)榧夹g(shù)要求高所以必須使用高質(zhì)量高清潔度的專用化學(xué)鍍液、全自動(dòng)的施鍍控制設(shè)備和高清潔度的車間環(huán)境。計(jì)算機(jī)薄膜硬磁盤化學(xué)鍍鎳是高技術(shù)化學(xué)鍍鎳的典型代表，占有相當(dāng)重要的市場(chǎng)份額。

 

化學(xué)鍍鎳技術(shù)在微電子器件制造業(yè)中應(yīng)用的增長(zhǎng)十分迅速。據(jù)報(bào)導(dǎo)施樂公司在超大規(guī)模集成電路多層芯片的互連和導(dǎo)通孔（via-hole）的充填整平化工藝中，采用了選擇性的鎳磷合金化學(xué)鍍技術(shù)；其產(chǎn)品均通過了抗剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、高低溫循環(huán)和各項(xiàng)電性能的試驗(yàn)。實(shí)踐說明，化學(xué)鍍鎳技術(shù)的應(yīng)用提高了微電子器件制造工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的可靠性。

 

九、其他工業(yè)

 

注塑機(jī)、壓鑄模等多種型模是機(jī)械、輕工行業(yè)量大面廣的產(chǎn)品。由于模具幾何形狀復(fù)雜，當(dāng)采用電鍍方法對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，為了使各個(gè)面都能夠鍍上，必須設(shè)計(jì)安裝復(fù)雜的輔助陽極和掛具；而且，還必須要進(jìn)行鍍后機(jī)械加工，才能保證尺寸精度和表面粗糙度的要求；而且，化學(xué)鍍鎳層具有較低的摩擦系數(shù)和突出的脫模性能，使其成為最為經(jīng)濟(jì)有效的模具表面處理技術(shù)之一。

 

鑄造用模型和芯盒通常為鑄鐵或鑄鋁件，在使用過程中遭受磨料磨損，報(bào)廢很快。采用化學(xué)鍍鎳鎳表面保護(hù)之后，鑄造模型和型芯盒的質(zhì)量上等級(jí)，使用壽命顯著提高。

 

紡織機(jī)械轉(zhuǎn)速很高，各種纖維紗線對(duì)于機(jī)械零件的磨損十分嚴(yán)重?；瘜W(xué)鍍鎳，特別是人造多晶金剛石復(fù)合化學(xué)鍍技術(shù)，比較成功地解決了紡織機(jī)械零件的磨損問題。

 

印刷機(jī)上各種輥筒和部件，采用25～50um厚的化學(xué)鍍鎳層保護(hù)可防止印刷油墨和潤(rùn)白液的腐蝕?；瘜W(xué)鍍鎳層的高度均勻性可保證印刷輥筒的尺寸精度，而無須鍍后機(jī)械加工。

 

某些醫(yī)療器械如：外科手術(shù)鉗、牙科鉆和醫(yī)療型模等金屬制品上已采用化學(xué)鍍鎳層取代原用的電鍍鉻。