化学镀镍技术应用现状及发展分析

化学镀镍技术应用现状及发展分析化学镀镍技术发展简介：化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。1844年，A.Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的A.Brenner和G.Riddell的发现，弄清楚了形成涂层的催化特性，发现了沉积非粉末状镍的方法，使化学镀镍技术工业应用有了可能性。但那时的化学镀镍溶液极不稳定，因此严格意义上讲没有实际价值。化学镀镍工艺的应用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术、公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术，在各个工业部门得到了广泛的应用。中国的化学镀镍工业化生产起步较晚，但近几年的发展十分迅速，不仅有大量的论文发表，还举行了全国性的化学镀会议，据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家，但这一数字在当时应是极为保守的。据推测国内每年的化学镀镍市场总规模应在300亿元左右，并且以每年10%～15%的速度发展。一.化学镀镍技术：2.1概念介绍：化学镀又称为无电解镀（Electrolessplating），也可以称为自催化电镀（Autocatalyticplating）具体过程是指：在一定条件下，水溶液中的金属离子被还原剂还原，并且沉淀到固态基体表面上的过程。ASTMB374（ASTM，美国材料与试验协会）中定义为Autocatalyticplatingis“depositionofametalliccoatingbyacontrolledchemicalreductionthatiscatalyzedbythemetaloralloybeingdeposited”。这一过程与置换镀不同，其镀层是可以不断增厚的[2]，且施镀金属本身也具有催化能力。2.2解释：不用外来电流，借氧化还原作用在金属制件的表面上沉积一层镍的方法。用于提高抗蚀性和耐磨性，增加光泽和美观。适合于管状或外形复杂的小零件的光亮镀镍，不必再经抛光。一般将被镀制件浸入以硫酸镍、次磷酸二氢钠、乙酸钠和硼酸所配成的混合溶液内，在一定酸度和温度下发生变化，溶液中的镍离子被次磷酸二氢钠还原为原子而沉积于制件表面上，形成细致光亮的镍镀层。钢铁制件可直接镀镍。锡、铜和铜合金制件要先用铝片接触于其表面上1-3分钟，以加速化学镀镍。二.应用现状:1.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飞机上用。2.汽车、摩托车工业：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。3.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。4.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。5.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。6.其他工业：印刷机上各种辊筒和部件，采用25～50um厚的化学镀镍层保护可防止印刷油墨和润白液的腐蚀。化学镀镍层的高度均匀性可保证印刷辊筒的尺寸精度，而无须镀后机械加工。某些医疗器械如：外科手术钳、牙科钻和医疗型模等金属制品上已采用化学镀镍层取代原用的电镀铬。三.发展现状:国内外有关专家普遍看好化学镀镍的发展前景。总的来说，在不远的将来计算机硬盘化学镀镍仍将是化学镀镍的最大市场。化学镀镍在电子工业、轻金属（镁、铝）防护方面将有重要增长，在油田，采矿和化工工业保持稳定，而在汽车工业发展潜力很大。当然，与先进国家相比，我国在化学镀镍的工艺、设备规模、和镀层质量等方面都还有很大的差距，不少同行对此持有相同看法，需要我们同行齐心协力，共商良策，迎头赶上。目前，化学镀镍在难镀基材方面的工艺尚有待改进，轻金属的无孔隙薄镀层仍面临挑战，较薄的镀层意味着成本降低、生产率提高、化学试剂消耗减少，最后将赢得化学镀镍的更大市场。随着环保要求的进一步严格，一方面由于镀铬受到限制而给化学镀镍的取而代之提供机遇；另一方面降低污染，延长镀液使用寿命，降低成本仍然是化学镀镍同行面临的一项长期任务。四.对镀镍技术的展望:作为初级处理的化学沉淀法,因其工艺简单成熟,成本低廉,效果显著,在中小企业仍具有使用前景,但须加强废液废渣的综合利用:电解法,萃取法和生物单一法前景不明,须与其他方法组合使用,离子交换法和电镀法是深度处理工艺,自动化程度高,可实现镀液的在生,有效延长毒液的寿命,减少污染物的排放总量,环保效益显著,但其设备投资费用大,维修费用高,适用于有利条件的大企业。今后化学镀镍发展方向是向各种工艺有效组合,以离子交换和电渗析法为主体,实现化学镀过程中的全封闭,无污染,多周期循环使用,达到环境和经济效益的统一。