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鎳磷鍍的工藝原理以及作用,經過它處理的材料有什麽效用?

鎳磷鍍是壹種化學溶液,能與碳鋼等部件發生化學反應,在鋼部件的表面形成壹層鎳磷鍍膜,有效的隔斷鋼部件與腐蝕性介質的接觸,從而達到防腐的目的。它的施工是將工件浸泡在鍍液中緩慢反應,由於是全浸透,反應鍍層均勻,更形象的講大家在學校經常做的鐵片置換銅離子的試驗,與此類似。其中鎳占90%左右,其他是磷,鎳磷鍍的防腐性能很高,而且耐溫可以達到500℃。鎳磷鍍的優點是:1、它鍍層的致密性,凡是溶液能滲透的地方都能很好的施鍍;2、鍍層十分光滑,汙垢不容易沈積3、鍍層性質與金屬類似,不影響換熱器的換熱系數。

在資料中,他們還對換熱器管束的耐腐蝕性能做了對比試驗,采用的方法分別為:1、20鋼裸露壽命2~3月;2、PPS塗層(壹種防腐樹脂)壽命為6~12月;3、12Cr2AlMoV(鋼材質)壽命為11個月;4、滲鋁為10個月;鎳磷鍍的耐腐蝕壽命為25個月。

價格方面,他們也和國內幾種常用的防腐塗料以及各種鍍層進行了比較。單從即時費用看,鎳磷鍍的價格要比我們現在用的防腐塗料高出壹些,如果從長遠估算,它的投資要小的多。另外,鎳磷鍍施鍍後還有壹些後續工作要做。比如,有沈積物時不能用我們廠檢修時清理氣分管束那樣機械清理。所以清理方面,他們引進了國外高壓水清理技術,水壓最高可達270Mpa,根據不同的需要調整水壓,能很好的清理雜物。

化學鍍鎳,鎳磷鍍ENP(Electroless Nickel plating)工藝是壹種用非電鍍(化學)的方法,在零部件表面沈鍍出十分均勻、光亮、堅硬的鎳磷硼合金鍍層的先進表面處理工藝。它兼有高勻性、高結合強度、高耐磨性、高耐腐蝕性和無漏鍍缺陷及仿真性極好六大優點,其綜合性能優於電鍍鉻。在很多環境介質中甚至比不銹鋼更耐腐蝕,用來代替不銹鋼可以降低工件成本。在工藝方面,化學鍍鎳是靠化學方法形成鍍層,不受零件形狀和尺寸的限制,任何復雜形狀的零件各部位鍍層厚度均勻壹致,施鍍過程中厚度精度為±2μm,能夠滿足各種復雜精密部件的尺寸要求,而且鎳合金鍍層質密光滑,鍍後無需任何加工,還可以反復修鍍。該技術是目前發達國家重點推廣的表面處理新技術。

壹、化學鍍鎳,鎳磷鍍ENP的基本原理

化學鍍鎳,鎳磷鍍ENP的基本原理是以次亞磷酸鹽為還原劑,將鎳鹽還原成鎳,同時使金屬層中含有壹定的磷,沈澱的鎳膜具有催化性,可使反應繼續進行下去。關於ENP的具體反應機理,目前尚無統壹認識,現為大多數人所接受的原子氫態理論是: 1、鍍液在加熱時,通過次亞磷酸根在水溶液中脫氫,而形成亞磷酸根,同時放出生態原子氫,即:

              H2PO2-+H2O→H2PO32-+H++2[H]

2、初生態的原子氫吸附催化金屬表面而使之活化,使鍍液中的鎳離子還原,在催化金屬表面上沈積金屬鎳:               Ni2++2[H]→Nio+2H+

3、隨著次亞磷酸根的分解,還原成磷:

              H2PO2-+[H]→H2O+OH-+Po

鎳原子和磷原子***同沈積而形成Ni-P合金,因此,ENP的基本原理也就是通過鍍液中離子還原,同時伴隨著次亞磷酸鹽的分解而產生磷原子進入鍍層,形成過飽和的Ni-P固溶體。

二、化學鍍鎳,鎳磷鍍ENP工藝特點

1、該工藝從原料到操作對環境無毒無汙染,屬於環保型表面處理工藝。

2、屬於熱化學鍍,靠化學反應在零件表面生成鍍層。

3、工藝獨特,對任何復雜形狀的零件,只要浸到鍍液,就能獲得各個部位完全均勻壹致的鍍層(徹底彌補了電鍍工藝的漏鍍缺陷)。

4、鍍層十分光滑均勻,並且厚度能夠得到精確控制,鍍後無需任何加工處理。

三、鍍層性能特點

1、鍍層成分:鍍層合金(鎳磷硼合金),其中鎳86-97%,合金成分3-14%。

2、結合力:鍍層合金與基體之間是金屬鍵結合,連結堅固,結合力超強。鋼或鋁合金300-400Mpa,銅140-160Mpa,是電鍍的6-8倍,能承受很大的剪切應力而不脫皮。

3、鍍層硬度:鍍態300-500HV,熱處理(350-400℃1h)後可達到800-1000HV,接近電鍍硬鉻的硬度,但綜合性能比硬鉻鍍層好,是替代硬鉻鍍層的理想鍍層。

4、抗腐蝕性:鍍層針孔率底,又是非晶態結構,無晶界面,腐蝕性介質無法滲透通過鍍層,其化學穩定性高,具有優良的抗腐蝕性能。特別是高磷鍍層,可以耐各種介質的腐蝕,在很多行業中可以代替不銹鋼。

5、耐磨性:非晶態的合金結構能起到固體自潤滑效果,適當熱處理(350-400℃1h)後強化了鍍層結構的馳豫現象,鍍層延展性、韌性大為改善,硬度大大提高,加上表面質密、均勻、光滑,因此具有極好的耐磨性,性能優於硬鉻鍍層。

另外,ENP鍍層還具有耐高(低)溫(-50-890℃)、無磁性、釬焊性能好、電阻率低、導電(熱)性能好、膨脹系數低、抗變色能力強等特殊的物理化學性能,使該工藝在電子、石油化工、機械制造等各個工業部門得到廣泛的應用。

四、化學鍍鎳,鎳磷鍍具體應用

化學鍍鎳,鎳磷鍍ENP工藝可在鋼、銅、鋁等基材上沈鍍,並以良好的工藝性和優秀的鍍層性能,在電子和計算機、航空航天、化學化工、石油天然氣、機械、汽車摩托車、精密儀器、食品機械、醫藥、紡織、市政路政等行業廣泛應用。

1、電子、計算機行業

鋁鎂合金硬盤、線路板、薄膜電阻器、金屬元件等,利用化學鍍鎳合金可提高其耐磨、耐蝕性能和特殊的物理化學性能。

2、機械制造工業

凡需要耐磨,耐蝕的零部件壹般都可以用化學鍍鎳合金層來提高其壽命,如液壓軸、曲軸、傳動鏈帶、齒輪、工卡量具等。

3、模具行業

鎳合金鍍層因其耐磨、耐蝕、結合力強、固體自潤滑性能以及工藝上的均勻,可控厚度等的優勢,能夠起到強化模具的理想效果,大大提高模具的抗磨損、抗擦傷、抗咬傷的能力,脫模容易,既延長了模具壽命,又提高了模加工件的表面質量,用ENP工藝處理模具時表面厚度均勻無變形,模具表面尺寸超差時,可以很精確地修復。

4、石油、化工行業

化學鍍鎳合金對含硫化氫的石油和天然氣以及酸、堿、鹽等化學腐蝕介質都具有優良的抗蝕性,所以采油設備、輸油氣管道中應用廣泛。普炭鋼、低合金鋼上鍍壹層50-70μm的合金,其壽命可提高3-6倍。化學工業的容器、閥門、管道、泵等可用這種工藝處理,以代替不銹鋼和純鎳。又因其兼有優良的抗蝕、耐磨、精確零件的特點,構成了ENP工藝獨特的優勢。

5、汽車摩托車行業

主要是利用化學鍍鎳合金層的耐蝕、耐磨性能。如形狀復雜的散熱器、齒輪、噴油嘴、制動瓦片、減振器等等。

6、其它行業

ENP工藝還適合處理航空、汽車業中壹些要求耐磨耐蝕,並且又對稱平衡的零件,鋁、鎂、鈹材料制成的航空零部件和電子元器件等。