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鋁型材化學(xué)鍍鎳原理
在生活中鋁型材產(chǎn)品是較為常見的金屬材料,密度小、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能較好、強度重量比高,加工成形方便,已得到廣泛應(yīng)用;但鋁型材本身卻存在易腐蝕、不耐磨、焊接難等缺點,因而應(yīng)根據(jù)使用需要進行相應(yīng)的表面處理;化學(xué)鍍鎳是一種賦予鋁型材表面良好性能的工藝手段,是鋁型材理想的表面改性技術(shù)之一;它不僅使其抗蝕性、耐磨性、可焊性和電接觸性能得到提高,鍍層與鋁型材基體間結(jié)合力好,鍍層外觀漂亮,而且通過鍍覆不同的合金,可以賦予鋁型材各種新的性能,如磁性能、潤滑性能、釬焊性能等;
化學(xué)鍍鎳均形成鎳的合金層,按照合金成分分類,可分為鎳磷合金和鎳硼合金兩大類工藝;由于還原劑成本問題,鎳硼合金尚未大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用,而以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳工藝成熟穩(wěn)定;化學(xué)鍍鎳磷合金鍍層中磷的含量范圍約為0.5%~14%,溶液按pH值可分為酸性和堿性兩大類;堿性化學(xué)鍍鎳,鍍層中的磷含量低,穩(wěn)定性差,主要用于非金屬材料鍍前金屬化及鋁鎂合金型材電鍍前的底鍍層;酸性化學(xué)鍍鎳是應(yīng)用最廣泛的化學(xué)鍍鎳工藝,按照鍍層中磷含量可分為高磷、中磷和低磷三類;鎳磷合金鍍層具有較優(yōu)越的性能,其鍍層硬度可高達450~700HV,鍍層也具有很強的耐蝕性,而且化學(xué)鍍鎳操作非常簡便,尤其適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件;這些優(yōu)點使化學(xué)鍍鎳的鋁型材應(yīng)用范圍更加廣泛,目前經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理的鋁型材已經(jīng)在航海、航空、電子、軍事等高新技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用;可以預(yù)見,鋁型材化學(xué)鍍鎳這一表面處理技術(shù)將會有更廣闊的發(fā)展空間,前景非常光明;
鋁型材化學(xué)鍍鎳原理:
化學(xué)鍍鎳磷合金是一種在不加電流的情況下,利用還原劑在鋁型材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)原理普遍被接受的是原子氫理論和氫化物理論;
原子氫理論是1946年Brenner和Riddell提出的,他們?nèi)藶檫€原鎳的物質(zhì)實際上就是原子氫,其過程可分為:
①化學(xué)沉積鎳磷合金鍍液加熱時不起反應(yīng),而是通過金屬的催化作用,次亞磷酸根在水溶液中脫氫而形成亞磷酸根,同時放出初生態(tài)原子氫;
②初生態(tài)原子氫被吸附在催化鋁型材表面上而使其活化,使鍍液中的鎳陽離子還原,在催化鋁型材表面上沉積金屬鎳;
③在催化鋁型材表面上的初生態(tài)原子氫使次亞磷酸根還原成磷,同時,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;
④鎳原子和磷原子共沉積,并形成鎳磷合金層;
氫化物理論是由Hersch提出的,1964年被Lukes改進;該理論認為,次磷酸鈉分解不是放出原子態(tài)氫,而是放出還原能力更強的氫化物離子,鎳離子被氫的氟離子所還原;在酸性鍍液中,H2PO2在催化鋁型材表面上與水H2O或H^+反應(yīng)放出氫氣,同時有磷還原析出;
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