化學(xué)鍍鎳鐵磷合金工藝研究

前言1.1鎳鐵磷合金的性質(zhì)鎳-鐵-磷合金鍍層的耐蝕性、耐磨性、硬度及導(dǎo)電性能均優(yōu)于鎳-磷合金鍍層，故它在機(jī)械設(shè)備、電子設(shè)備、精密儀器和儀表零件等方面有廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)鍍鎳-鐵-磷合金鍍層電阻值小，溫度特性好，常被制造成電阻薄膜用語(yǔ)電感-電容-電阻元件。目前工業(yè)化生產(chǎn)的鎳-鐵-磷合金鍍層薄膜會(huì)因?yàn)槌?fù)荷發(fā)熱而熔斷，被用作熔斷器使用。鎳-鐵-磷合金具有優(yōu)異的軟磁性能，可望被應(yīng)用于高速開(kāi)關(guān)、讀寫磁頭、屏蔽材料等。而且化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點(diǎn)[1]?；瘜W(xué)鍍鎳鐵磷的鍍層性質(zhì)，光亮、平滑、均勻；結(jié)合力與機(jī)體鐵結(jié)合力好；耐腐蝕性優(yōu)良、浸50%氯化鈉溶液，70天不變色；鍍層含鎳27%～35%，鐵60%～70%，磷3%～4.5%。1.2化學(xué)鍍鎳鐵磷合金的發(fā)展現(xiàn)狀化學(xué)鍍也稱無(wú)電解電鍍或自催化鍍，是指在固體表面的催化作用下，通過(guò)水溶液中還原劑與金屬離子在液-固相界面的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬沉積的連續(xù)過(guò)程。化學(xué)鍍過(guò)程中不用外在電源，但電流的流動(dòng)在局部電池反應(yīng)中仍然存在，電子是通過(guò)溶解于溶液中的化學(xué)還原劑提供的。常用的化學(xué)鍍方法有置換法、接觸鍍法、還原法?；瘜W(xué)鍍工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需外加電源，鍍層厚度十分均勻，孔隙率低，鍍附基體材料不受限制，施鍍前機(jī)體表面處理要求比電鍍更為嚴(yán)格，鍍液成分復(fù)雜、壽命短、成本高?；瘜W(xué)鍍工藝與電鍍工藝相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)鍍工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需外加電源，不存在電力線分布不均勻的影響；鍍層厚度十分均勻，孔隙率低，鍍層幾乎是鍍覆基體的復(fù)制，鍍液分散能力非常優(yōu)異，因此特別適合于形狀復(fù)雜的工件；鍍覆基體材料幾乎不受限制，通過(guò)適當(dāng)?shù)那疤幚?，化學(xué)鍍可以在金屬、非金屬及半導(dǎo)體材料進(jìn)行；施鍍前基體表面處理要求比電鍍更嚴(yán)格。由于化學(xué)鍍采用化學(xué)藥品作為還原劑，還原劑在具有催化活性的表面被氧化而釋放出電子無(wú)法在基體表面加速，只有通過(guò)更為嚴(yán)格的前處理來(lái)獲得更為清潔，更加具有均勻活性的表面，從而得到與基體結(jié)合良好，能在基體上進(jìn)行外延生長(zhǎng)的最初始鍍層[2]?；瘜W(xué)鍍鎳是一種不需要通電，利用強(qiáng)還原劑在鎳鹽溶液中將鎳離子還原成金屬鎳而沉積在使鎳離子還原成金屬鎳，同時(shí)次磷酸鹽分解析出磷，從而在具有催化表面的鍍件上獲得Ni-P合金鍍層。因其鍍層表面硬度高，耐磨性能好，硬化層厚度均勻，處理部件不受形狀限制，具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，鍍層與機(jī)體結(jié)合力高且不易剝落，表面光亮等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工業(yè)部門，是很有發(fā)展前途的鍍覆技術(shù)之一。化學(xué)鍍鎳磷合金，自50年代開(kāi)始用于工業(yè)生產(chǎn)中80年代進(jìn)入鼎盛時(shí)期，由于其工藝的特殊優(yōu)點(diǎn)和鍍層優(yōu)異的防腐性和耐磨性，目前已成為一種應(yīng)用更為廣泛的表面處理技術(shù)。近年來(lái)，化學(xué)鍍鎳研究工作主要圍繞開(kāi)發(fā)新的鍍種包括多元合金和復(fù)合鍍層、鍍液中離子濃度測(cè)定、提高沉積速度和穩(wěn)定性、提高鍍層性能、延長(zhǎng)鍍液使用壽命，降低生產(chǎn)成本等。當(dāng)前應(yīng)用及研究最廣泛和透徹的還是鎳磷合金化學(xué)鍍[3]。由于近年來(lái)鍍層的需求多樣化，改善其合金化特性的研究也越來(lái)越受到人們的重視，如鎳-鎢-磷，鎳-鉬-磷，鎳-銅-磷，鐵-鎳-磷等種鍍層[4]。作為功能性的材料鍍層，化學(xué)鍍鎳未來(lái)將向三個(gè)方面發(fā)展：一方面是進(jìn)一步完善和提高已有化學(xué)鍍技術(shù)，包括化學(xué)鍍也穩(wěn)定性的深入研究等；另一方面是發(fā)展功能多樣化的化學(xué)鍍技術(shù)，包括激光、紅外線、超聲波、脈沖化學(xué)鍍鎳等；三是可持續(xù)化發(fā)展化學(xué)鍍技術(shù)，包括有毒還原劑和絡(luò)合劑的替代、化學(xué)鍍鎳廢液鎳離子的回收利用等。1.3化學(xué)鍍鎳鐵磷合金的研究意義近年來(lái)，化學(xué)鍍?cè)陔娮雍陀?jì)算機(jī)、航空航天、汽車、化學(xué)和石油、機(jī)械工業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。其應(yīng)用范圍主要在作為耐蝕鍍層、耐磨減磨鍍層、耐高溫腐蝕鍍層等方面。作為表面處理處理技術(shù)近年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)，化學(xué)鍍技術(shù)有著極其廣闊的前景，低磷化學(xué)鍍鎳是化學(xué)鍍鎳的一個(gè)研究方向，發(fā)展和完善低磷化學(xué)鍍鎳工藝是十分有意義的?；瘜W(xué)復(fù)合鍍，復(fù)合鍍是今年來(lái)化學(xué)鍍的一個(gè)熱點(diǎn)，在低磷化學(xué)鍍鎳的基礎(chǔ)上復(fù)合鍍，或配合高磷鍍層，得到既耐腐蝕又耐磨損的復(fù)合鍍層，具有巨大的市場(chǎng)前景，這方面的工作有待于進(jìn)一步研究。研究化學(xué)鍍鎳鐵磷合金，前景非常廣闊，值得深入研究。鎳鐵磷合金因其鍍層表面硬度高，耐磨性能好，硬化層厚度均勻，處理部件不受形狀限制，具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，鍍層與機(jī)體結(jié)合力高且不易剝落，表面光亮等特點(diǎn)，鎳-鐵-磷合金具有優(yōu)異的軟磁性能，可望被應(yīng)用于高速開(kāi)關(guān)、讀寫磁頭、屏蔽材料等。因此研究化學(xué)鍍鐵磷合金意義十分重大。實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器與藥品本實(shí)驗(yàn)所用到的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品見(jiàn)表2-1、表2-2。表2-1實(shí)驗(yàn)儀器列表名稱廠商HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市富華儀器有限公司FA2004電子天平上海精密儀器儀表有限公司CHI660B電化學(xué)工作站上海辰華儀器公司HX-500型顯微硬度儀上海泰明光學(xué)儀器有限公司玻璃儀器若干掛具（不銹鋼絲）表2-2實(shí)驗(yàn)主要化學(xué)試劑名稱藥品名稱純度生產(chǎn)廠家硫酸鎳分析純天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所硫酸亞鐵分析純天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所次亞磷酸納化學(xué)純廣東汕頭市西隴化工廠乙酸鈉化學(xué)純廣東汕頭市西隴化工廠檸檬酸鈉分析純廣東汕頭市西隴化工廠鹽酸分析純湖南匯虹試劑有限公司乳酸分析純湖南匯虹試劑有限公司氫氧化鈉分析純湖南師大化學(xué)試劑廠OP乳化劑分析純天津市登峰化學(xué)試劑廠氯化鈉分析純文安縣富爾纖維素廠2.3實(shí)驗(yàn)原理與方法化學(xué)鍍是一個(gè)包含了液相反應(yīng)、氣象反應(yīng)和固相反應(yīng)的多相催化過(guò)程，它涉及一系列復(fù)雜的步驟，例如金屬離子和還原劑在水溶液中向固體表面的擴(kuò)散、還原劑在固體表面的西服和催化脫氫、金屬離子的還原析出等。此外，還伴隨有一些副反應(yīng)，如氫氣的析出等。一般認(rèn)為，還原劑在固體表面的催化脫氫步驟的速度最慢，往往成為化學(xué)鍍過(guò)程的控制步驟。化學(xué)鍍過(guò)程最大的特點(diǎn)是于同一電極電位下在具有催化活性的表面同時(shí)進(jìn)行著氧化劑的還原和還原劑的氧化，由于化學(xué)鍍過(guò)程是分居不同的還原劑發(fā)生的自催化過(guò)程，所以反應(yīng)機(jī)理是不同的[1]?；瘜W(xué)鍍鎳鐵磷合金是一種在不加電流的情況下，利用還原劑在活化零件表面上自催化還原沉積得到鎳磷鍍層的方法。以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳磷工藝，其反應(yīng)機(jī)理，普遍被接受的是“原子氫理論”和“氫化物理論”。下面介紹“原子氫理論”，其過(guò)程可分為：

(1)化學(xué)沉積鎳磷合金鍍液加熱時(shí)不起反應(yīng)，而是通過(guò)金屬的催化作用，次亞磷酸根在水溶液中脫氫而形成亞磷酸根，同時(shí)放出初生態(tài)原子氫。

H2PO2-+H2O→HPO32-+H++2Had

(2)初生態(tài)原子氫被吸附在催化金屬表面上而使其活化，使鍍液中的鎳陽(yáng)離子還原，在催化金屬表面上沉積金屬鎳。

Ni2+2Had→Ni+2H+

(3)在催化金屬表面上的初生態(tài)原子氫使次亞磷酸根還原成磷。同時(shí)，由于催化作用使次亞磷酸根分解，形成亞磷酸根和分子態(tài)氫。

H2PO2-+H++Had→2H2O+P

2Had→H2↑

(4)鎳原子和磷原子共沉積，并形成鎳磷合金層。

P+Ni→NiP32.2實(shí)驗(yàn)步驟2.4.1前處理工藝從化學(xué)鍍定義可知[5]，化學(xué)鍍能夠進(jìn)行的前提條件是基體表面必須具有催化活性，另一方面化學(xué)鍍層本身也必須是化學(xué)鍍的催化表面，這樣沉積過(guò)程才能持續(xù)下去，再加上化學(xué)鍍液本身就對(duì)各種雜質(zhì)較敏感，這就要求化學(xué)鍍前處理比電鍍要更重要的多?；瘜W(xué)鍍前處理的重要性不亞于化學(xué)鍍本身，有人認(rèn)為化學(xué)鍍的問(wèn)題90%出在前處理。前處理的目的是獲得適合于化學(xué)鍍的結(jié)晶的催化活性表面。對(duì)不同集體進(jìn)行的前處理的步驟和名稱大致相同，主要包括除油、酸洗或粗化、弱浸蝕、活化等工序。對(duì)鍍鋅鐵片，化學(xué)鍍鎳前處理工藝如下：去離子水洗→化學(xué)除油→去離子水洗→酸洗除銹→去離子水洗→活化→水洗→氨水浸洗(305)→去離子水洗→吹干(1)去離子水洗采用沖洗瓶沖洗試塊，沖洗要充分地進(jìn)行，防止將雜質(zhì)帶入后續(xù)工藝中，以下步驟中去離子水洗均按此方法進(jìn)行。(2)化學(xué)除油除油又稱脫脂，除去的主要是工件表面在機(jī)械加工或儲(chǔ)存過(guò)程中殘留的潤(rùn)滑劑、防銹油、拋光膏等油脂或污物。常用的除油方法有：有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油、超聲波除油。一般用含有堿性化學(xué)試劑處理液除去表面油污的方法進(jìn)行化學(xué)除油，除油堿液必須先升溫至80～90℃，將待鍍樣品浸在除油溶液中浸泡除油10～20分鐘，用溫自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗，最后在80℃蒸餾水中充分浸洗后吹干，轉(zhuǎn)下道工序即可。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(wú)掛珠現(xiàn)象。表2-3堿液除油工藝組成成分用量范圍Na2CO325-30g/LNaOH25-35g/LNa3PO4·12H2O6-15g/LOP-102-10g/L溫度80-90℃時(shí)間10-20min(3)酸洗除銹酸洗是將金屬工件浸入酸或酸性鹽溶液中，除去金屬表面的氧化膜、氧化皮及銹蝕產(chǎn)物的過(guò)程，故又稱為浸蝕。浸蝕應(yīng)在除油工序后進(jìn)行，但當(dāng)工件油污很少時(shí)，則先酸洗后除油。酸洗可分為化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗?；瘜W(xué)酸洗常采用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸等。在酸洗過(guò)程中為了防止過(guò)酸洗現(xiàn)象的發(fā)生常常要選用緩蝕劑，包括若丁、硫脲、烏洛托品、尿素等。本實(shí)驗(yàn)酸洗采用20%HCl(AR)溶液。先用70～80℃熱水去除試件表面堿液，再用蒸餾水沖洗試件，然后放入室溫的酸洗液中，時(shí)間為：15～30min，最后在放入鍍?cè)″佒兄?，放?0～80℃的蒸餾水中浸洗，吹干。(4)活化酸洗活化是為了清除化學(xué)除油后殘留的表面氧化物、膜層或殘留的吸附物質(zhì)，并通過(guò)腐蝕以活化基體材料表面，也叫弱浸蝕。對(duì)于電極電位比鍍層金屬負(fù)的金屬材料，此類金屬材料可通過(guò)置換反應(yīng)獲得催化活性表面。例如，在鐵基上化學(xué)鍍鎳，可將鐵浸入化學(xué)鍍鎳液中，由于鐵的電極電位比鎳負(fù)而在鐵表面上沉積鎳，成為引發(fā)化學(xué)鍍反應(yīng)的成核中心，繼而使化學(xué)鍍鎳反應(yīng)在大面積上持續(xù)進(jìn)行。本工藝采用10%的H2SO4；溶液為弱腐蝕液，活化溫度：室溫，活化時(shí)間：10～20秒?；罨?，放入70～80℃的蒸餾水中停留30min之后放入鍍?cè)≈虚_(kāi)始施鍍，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。(5)氨水浸洗試片活化完成后，應(yīng)馬上放入0.25%～0.5%氨水中浸30min，目的是中和活化時(shí)表面上殘留的HCl。2.4.2鍍液配方及工藝參數(shù)確定工藝參數(shù)：溫度85℃-90℃；pH值3.5-5；時(shí)間30min；鍍液配方見(jiàn)表2-4。表2-4化學(xué)鍍鎳鐵磷合金鍍液配方步驟名稱溶液濃度/g·L-1化學(xué)鍍鎳鐵磷合金硫酸鎳硫酸亞鐵次亞磷酸鈉檸檬酸鈉乙酸鈉乳酸20-252-820-2515-2015-2015-202.4.3施鍍工藝工藝流程：打磨→浸漬→干燥→稱量→化學(xué)鍍鎳鐵磷合金→性能檢測(cè)[6]化學(xué)除油→熱水洗→流動(dòng)水洗→酸洗除銹→兩次流動(dòng)水洗→化學(xué)拋光→兩次流動(dòng)水洗→活化→流動(dòng)水洗→去離子水洗→化學(xué)鍍鎳鐵磷合金→流動(dòng)水洗→去離子水洗→干燥→檢驗(yàn)→成品(l)試樣準(zhǔn)備將鍍鋅鐵片試片進(jìn)行剪切至所要的尺寸，在端部鉆中3.0的孔，打上相應(yīng)的字頭，標(biāo)記待用，之后進(jìn)行前處理工藝。(2)配制鍍液按照配方準(zhǔn)確配制鍍液，加入pH調(diào)整液調(diào)至工藝要求pH值，并加熱至工藝所需溫度。要特別注意溶液的配制，否則會(huì)引起鍍液的分解。應(yīng)用去離子水分別溶解，并不斷攪拌；主鹽可與絡(luò)合劑一起溶解；另配制的還原劑，在攪拌條件下倒入主鹽絡(luò)合劑中，防止分解；最后稀釋至標(biāo)準(zhǔn)體積。(3)化學(xué)鍍將試片放入鍍液中，嚴(yán)格控制施鍍溫度，施鍍時(shí)間，并階段檢測(cè)鍍液離子濃度。施鍍溫度由數(shù)顯控溫，施鍍時(shí)間采用秒表計(jì)量，鍍液離子濃度的檢測(cè)方法在后面討論。(4)吹干在化學(xué)鍍鎳施鍍結(jié)束之后必須清洗并采用電吹風(fēng)對(duì)其進(jìn)行干燥，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，防止在工件表面形成“腐蝕電池”條件，保證鍍層的耐蝕性。2.5化學(xué)鍍鎳鐵磷合金工藝檢測(cè)方法2.5.1鍍液穩(wěn)定性測(cè)試氯化鈀法[7]是一種判斷化學(xué)鍍鎳溶液穩(wěn)定性的有效性的方法，可以作為鑒定不同化學(xué)鍍?cè)》€(wěn)定性的參考。鍍液穩(wěn)定性的測(cè)定采用氯化鈀加速法，隨著化學(xué)鍍技術(shù)的發(fā)展，在提高化學(xué)鍍液穩(wěn)定性方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為了在較短時(shí)間內(nèi)比較出鍍液的穩(wěn)定性差別，采用90℃的鍍液溫度，并認(rèn)為鍍液在2000s內(nèi)不分解則具有了較好的穩(wěn)定性。具體操作如下：取鍍液50mL放入100mL試管中，使其恒溫至(90士1)℃，邊攪拌邊注入濃度為100mg/L的PdCl2。水溶液1mL，記錄自注入至鍍液變渾濁時(shí)間，以秒為單位。根據(jù)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷其穩(wěn)定性，如果時(shí)間超過(guò)60秒，則認(rèn)為它是穩(wěn)定的，時(shí)間越長(zhǎng)則鍍液穩(wěn)定性越好。2.5.2鍍層沉積速度測(cè)試用稱重法來(lái)測(cè)定鍍層的沉積速度見(jiàn)公式1：V-鍍層沉積速度(μm/h)；m1-試樣鍍后質(zhì)量(mg)；m2-試樣鍍前質(zhì)量(mg)；S-試樣鍍覆表面的面積(cm2)；t-施鍍時(shí)間(h)；ρ-鎳鐵磷合金的密度8.9g/cm32.5.3鍍層孔隙率測(cè)試孔隙率是指鍍層表面至中間鍍層或直至基體的微細(xì)孔道，它由電沉積過(guò)程中晶格缺陷等引起的一種肉眼不易觀察到的孔隙，不是電鍍過(guò)程中出現(xiàn)的針孔，缺陷孔等肉眼可以觀察到的孔隙。鍍層孔隙率的大小，不僅能影響作為隔絕基體的鍍層的功能效果，而且對(duì)于多數(shù)防護(hù)-裝飾性陰極鍍層的防腐蝕性能也有影響。所以，孔隙率的測(cè)定往往在實(shí)際生產(chǎn)中被用來(lái)間接評(píng)估陰極性鍍層的耐腐蝕性能的參照標(biāo)準(zhǔn)之一。采用浸漬實(shí)驗(yàn)法測(cè)孔隙率，浸漬實(shí)驗(yàn)溶液的配制：將2g鐵氰化鉀和4g氯化鈉溶入250ml水中，充分?jǐn)嚢?。將化學(xué)分析用濾紙浸漬在溶液中，并緊密貼附在干凈試片上，保證不能有氣泡，待5-6s后，將濾紙取下，觀察濾紙上的藍(lán)色斑點(diǎn)。1cm2內(nèi)的藍(lán)色斑點(diǎn)，即為孔隙數(shù)目?？紫堵?N/S；式中：N為孔隙斑點(diǎn)數(shù)；S被測(cè)試表面積對(duì)斑點(diǎn)直徑大小作如下規(guī)定：斑點(diǎn)直徑在lmm以下，每點(diǎn)以一個(gè)孔隙計(jì)，斑點(diǎn)直徑在1-3mm以內(nèi),每點(diǎn)以3個(gè)孔隙計(jì)，斑點(diǎn)直徑在3-5mm內(nèi)，每點(diǎn)以10個(gè)孔隙計(jì)。2.5.4鍍層耐蝕性測(cè)試用CHI660B電化學(xué)工作站型電化學(xué)工作站分析測(cè)試電位極化曲線，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為室溫，3.5%氯化鈉溶液，采用三電極兩回路體系，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為石墨電極，工作電極為試樣，工作面積為10mm×10mm，其余部分使用密封膠絕緣密封，試樣為1個(gè)，連接試樣的導(dǎo)線為直徑15mm的絕緣銅線。環(huán)氧包裹電極的制備：按比例（環(huán)氧樹(shù)脂81.5%、乙二胺8.5%）先加入一定量的環(huán)氧樹(shù)脂，在40℃一下趕走氣泡約1小時(shí)，加入乙二胺幅度要小，避免產(chǎn)生氣泡，將樹(shù)枝涂覆在待測(cè)試片上即可，并預(yù)留出10mm×10mm的工作電極。2.5.5鍍層結(jié)合力測(cè)試評(píng)估鍍層的結(jié)合強(qiáng)度指標(biāo)，一般用“結(jié)合力”表示。鍍層的結(jié)合力是指單位面積的電鍍層，從基體上剝離所需要力的大小。本實(shí)驗(yàn)用彎曲試驗(yàn)法檢測(cè)鍍層的結(jié)合力，適用于各種厚度不大的試樣作鍍層結(jié)合力定性試驗(yàn)的方法。它是利用外力作用下使試樣彎曲，由于彎曲時(shí)試樣基體和鍍層（或中間鍍層）的受力程度不同，兩者產(chǎn)生分力，當(dāng)分力大于其結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，鍍層可從基體上剝落。測(cè)試過(guò)程如下：將試樣沿一個(gè)直徑等于試樣厚度的軸，受力彎曲180°后，用4倍作為的放大鏡觀察試樣彎曲部位，鍍層以不起皮、脫落為合格，否則評(píng)為不合格。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論3.1溫度對(duì)鎳鐵磷合金鍍速的影響根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果可以得出在其他工藝參數(shù)不變的條件下，不同溫度下測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3-1，圖3-1，圖3-2。表3-1不同溫度下鎳鐵磷合金性能測(cè)試結(jié)果溫度（℃）沉積速度（μm/h）孔隙率（個(gè)/cm2）鍍液穩(wěn)定性（s）腐蝕電位（V）8011.24.21020-0.43778511.73.51230-0.69729012.52.31600-0.76839512.23.61400-0.7282圖3-1溫度對(duì)鍍速的影響圖3-2不同溫度下的極化曲線由圖3-1可知，鎳鐵磷鍍層沉積速度在90℃時(shí)出現(xiàn)峰值，約為12.5mg/cm2·H。當(dāng)溫度高于90℃時(shí)，鍍速隨溫度的增大而減小。這是因?yàn)闇囟鹊脑黾訒?huì)導(dǎo)致鍍液自發(fā)分解或出現(xiàn)沉淀，甚至失效，同時(shí)溫度過(guò)高會(huì)影響到鍍液的穩(wěn)定性，沉積速度會(huì)逐漸降低，因此90℃是化學(xué)沉積的最佳溫度。化學(xué)鍍工作時(shí)有一個(gè)啟鍍溫度，特別是酸性化學(xué)鍍鎳，必須高于50℃時(shí)才能明顯的速率進(jìn)行。酸性次磷酸鹽體系鍍液的操作溫度一般85℃-95℃。溫度過(guò)低，反應(yīng)難以進(jìn)行，溫度過(guò)高，鍍速增大，但鍍液不穩(wěn)定，容易分解。由圖3-2可以分析得出，3號(hào)曲線代表90℃時(shí)鍍層，此時(shí)腐蝕電位為-0.7683V。而腐蝕電位影響腐蝕的可能性，腐蝕電流密度影響腐蝕的快慢程度，腐蝕電位越高，腐蝕電流密度越低，耐腐蝕性越好。從孔隙率和鍍液穩(wěn)定性的測(cè)試結(jié)果同樣可以顯示，在90℃時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳，此時(shí)測(cè)出來(lái)的孔隙率最低，鍍液穩(wěn)定性也較好。3.2硫酸亞鐵含量對(duì)鎳鐵磷合金影響根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果可以得出在其他工藝條件不變的情況下，不同硫酸亞鐵濃度下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3-2，圖3-3，圖3-4。表3-2不同含量硫酸亞鐵含量測(cè)試結(jié)果硫酸亞鐵含量(g/L)鍍速（μm/h）孔隙率（個(gè)/cm2）鍍液穩(wěn)定性（s）腐蝕電位（v）211.374.8923-0.4973411.723.2956-0.4777611.865.21035-0.5717811.824.21026-0.5344圖3-3硫酸亞鐵含量對(duì)鍍速的影響圖3-4不同硫酸亞鐵含量下的極化曲線由圖3-3可以看出，當(dāng)硫酸亞鐵含量為6g/L時(shí)，鍍速達(dá)到最大值。硫酸亞鐵作為化學(xué)鍍鎳鐵磷合金的主鹽之一，含量對(duì)合金的沉積速度有一定的影響。鍍液中鎳離子的濃度通常會(huì)影響到鍍速、鍍層質(zhì)量和鍍液為穩(wěn)定性。當(dāng)硫酸亞鐵離子的濃度較低時(shí)，鍍速隨濃度的升高而上升，達(dá)到一定濃度后，鍍速不再改變；當(dāng)硫酸亞鐵離子的濃度較高時(shí)，容易形成粗糙的鍍層，同時(shí)會(huì)降低鍍液的穩(wěn)定性，甚至可能誘發(fā)鍍液的瞬時(shí)分解。其濃度應(yīng)控制在4-8g/L時(shí)，此時(shí)沉積速率最高，而且鍍層中磷含量也比較穩(wěn)定。由圖3-4極化曲線可知，當(dāng)硫酸亞鐵含量為6g/L時(shí)，腐蝕電位為-0.5717V。腐蝕電位越高，腐蝕電流密度越低，耐腐蝕性越好。3.3pH值對(duì)鎳鐵磷合金影響根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果可以得出，在其他工藝條件不變的情況下，不同pH值下的鎳鐵磷合金性能測(cè)試見(jiàn)表3-3，圖3-5，圖3-6。表3-3不同pH下的鍍層性能測(cè)試pH值鍍速（μm/h）孔隙率（個(gè)/cm2）鍍液穩(wěn)定性（s）腐蝕電位（v）3.510.586.51652-0.4678411.242.21854-0.48944.511.723.11203-0.5612511.545.21455-0.4582圖3-5pH值對(duì)鍍速的影響圖3-6不同pH值下的極化曲線在化學(xué)鍍鎳液中，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，由于大量析氫所引起的溶液的pH值不斷下降，鍍層的沉積速率也隨之降低，因此控制合適的pH值對(duì)于化學(xué)鍍而言有著重要意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)pH值為低于4.5時(shí)，沉積速度較低；當(dāng)pH值為4.5時(shí)沉積速度最高。由圖3-6可知，在pH值為4.5時(shí)的鍍層測(cè)得的極化曲線，腐蝕電位為-0.5612V。腐蝕電位越高，腐蝕電流密度越低，耐腐蝕性越好。而孔隙率和鍍液穩(wěn)定性則沒(méi)有呈現(xiàn)規(guī)律性?；瘜W(xué)鍍鎳鐵磷合金，外表光滑，均勻，與基體結(jié)合力良好。4結(jié)論本實(shí)驗(yàn)采用酸性鍍液配方化學(xué)鍍鎳鐵磷合金，該法成本低，操作簡(jiǎn)便，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器要求較低。進(jìn)行了一系列的鍍層性能測(cè)試，包括鍍液穩(wěn)定性的分析、孔隙率的測(cè)定、結(jié)合力測(cè)試、鍍層耐蝕性能測(cè)試等。發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍鎳鐵磷合金，與機(jī)體鐵結(jié)合力好；耐腐蝕性優(yōu)良。（3）對(duì)最佳工藝參數(shù)的分析，探討了其對(duì)化學(xué)鍍體系沉積速率、穩(wěn)定性及鍍層形貌、成分的影響，通過(guò)分析溫度，硫酸亞鐵的濃度，pH值對(duì)鍍層沉積素的影響，最終得到了鍍速快、鍍層均勻、鍍液穩(wěn)定性好的工藝配方。溫度為90℃，pH值為4.5，硫酸亞鐵含量為6g/L為最佳工藝參數(shù)。（4）Ni-Fe-P鍍層是典型的非晶態(tài)合金鍍層。它在機(jī)械設(shè)備、電子設(shè)備、精密儀器和儀表零件等方面有廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]陳范才,肖鑫,周琦.現(xiàn)代電鍍技術(shù)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,2009,235-255.[2]黃琳,徐想娥,汪萬(wàn)強(qiáng).低溫鍍化學(xué)鎳磷合金工藝[J].電鍍與涂飾,2013,32(4):21-23.[3]張小華,周海暉,陳范才．化學(xué)鍍鎳磷合金工藝中問(wèn)題與探討[J].表面技術(shù),2002,33(3):44-46.[4]肖鑫,鐘萍,劉萬(wàn)民.鋼鐵件化學(xué)鍍鎳銅磷