有机酸
为提高镀层的质量、镀液的稳定性及金属镍的沉积速度,化学镀镍液中都添加各种络合剂。若废液中含有苹果酸、酒石酸和柠檬酸等络合剂时,可使用CaO调节废液的pH值,使这些有机酸生成相应的钙盐沉淀除去,由于苹果酸钙的溶解度比较大,除了采用钙盐法以外,还要利用进一步提高pH值的方法,使废液的沉淀量增加,促使苹果酸根生成钙盐沉淀物除去;而酒石酸钙的溶解度较小,在pH值为8左右时,将有95%的酒石酸根被除去;和酒石酸钙一样,柠檬酸钙的溶解度也很小,在pH值8左右时,将有98%的柠檬酸根被除去。
用化学镀镍沉积的镀层,有一些不同于电沉积层的特性。
①以次磷酸钠为还原剂时,由于有磷析出,发生磷与镍的共沉积,所以化学镀镍层是磷呈弥散态的镍磷合金镀层,镀层中磷的质量分数为1%~l5%,控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔,耐蚀性远优于电镀镍。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时,化学镀镍层是镍硼合金镀层,硼的含量为1%~7%。只有以肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层,含镍量可达到99.5%以上。
②硬度高、耐磨性良好。电镀镍层的硬度仅为l60~180HV,而化学镀镍层的硬度一般为400~700HV,经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度,故耐磨性良好,更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。
③化学稳定性高、镀层结合力好。在大气中以及在其他介质中,化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。与通常的钢铁、铜等基体的结合良好,结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。
④由于化学镀镍层含磷(硼)量的不同及镀后热处理工艺的不同,镀镍层的物理化学特性,如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化,是其他镀种少有的。所以,化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。
氢化物理论
氢化物理论认为,次磷酸钠分解不是放出原子态氢,而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子H一),镍离子被氢的负离子所还原。
在酸性镀液中,H2PO2-在催化表面上与水反应,
在碱性镀液中,则为
镍离子被氢负离子所还原,即氢负离子H一同时可与H20或H+反应放出氢气:同时有磷还原析出。
⑵特点
迄今为止,化学镀镍的发展已有50多年的历史。经过半个多世纪的研究开发,化学镀镍已进入发展成熟期,其现状可概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛。
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。