| 今天郑州模具培训为大家讲一讲化学镀Ni-P合金及其基本原理 镀后热处理强化原理 化学镀方法是一种操作简便，对设备要求不高，且适用于任何复杂形状工件的处理技术，其中研究和应用最为广泛的是化学镀Ni-P合金。它具有较高的硬度、耐磨性、优异的耐腐蚀性和良好的钎焊性能，镀层均匀、光洁度高，且镀层与基体结合牢固。因此受到国内外广泛的关注，并向许多应用领域延伸[2、3]。 化学镀Ni-P合金的基本原理目前为大多数人接受的是原子氢态理论[4]，分为几个步骤： （1）镀液在加热时，通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢，即： （2）初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化，使镀液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍，即： （3）随着次亚磷酸根的分解，还原成磷，即： （4）镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P固溶体。 次亚磷酸盐在催化剂作用下，可生成活性氢原子，它将镍离子还原为金属镍，与此同时，活性氢原子还将次亚磷酸根还原生成单质磷，因而所得的镀层为Ni-P合金固溶体。所沉积的镍具有自催化作用，使氧化还原反应不断进行，从而使Ni-P层不断增厚，理论上，镀层厚度与反应时间成正比。 从反应可知，伴随反应产生活性氢原子吸附在催化剂表面上并有大量氢气析出（副反应），故在镀层中夹杂有氢，因此镀层有较大的内应力和氢脆，镀层表现出较大的脆性；另一方面，当含磷量较高时，镀态组织形成非晶态[5]，更增加了镀层的脆性，削弱了镀层与基体的结合力。正是由于这些原因，才出现了化学镀Ni-P合金和热处理的复合处理技术。 镀后热处理强化原理 2.1 化学镀Ni-P合金的镀态组织及性能 据资料报道[2，6]，化学镀Ni-P合金的镀态组织为“菜花状”或“胞状”,镀层厚度均匀。经XRD分析，含磷量较高的镀层，其衍射峰为“山丘”状弥散的对称衍射峰，说明镀态组织为典型的非晶态[7]。且其结构具有随含磷量降低由非晶态微晶晶态转变的趋势[5]。镀层内应力为拉应力[8]。 镀层抗腐蚀性能较好，对除硝酸、三氯化铁等少数几种介质外的大部分腐蚀介质，如硫酸、盐酸、氢氟酸、氢氧化钠等，其抗腐蚀能力是1Cr18Ni9Ti不锈钢的数倍。镀层具有一定的硬度，为HV520-580，经热处理后可大幅度提高。具有较好的润滑和减摩性能，与钢的摩擦系数（无润滑条件下）为0.38，自身摩擦系数为0.05。化学镀后工件表面基本上保持原光洁度，镀件无需再加工，特别适合形状复杂的零件。但由于非晶态合金的脆性，加上前述析氢反应所产生的氢气和由此产生的夹杂，使镀层内应力较大，并削弱了基体的结合力，综合性能有待提高[3]。 热处理后组织结构的转变 经常规热处理，镀层形貌未发生明显变化，即使经过高温热处理后，在镀层表面生成了厚度大约在10μm左右的一层氧化膜 [9]。XRD分析表明，热处理后的镀层相结构则发生了根本变化[2]，镀层已从镀态的非晶相转变成晶态的结构，其中主要是晶态的Ni，还有少量第二相Ni3P存在。十分细小的Ni3P弥散分布在Ni基上。经分析晶面间距，实测的晶面间距较标准的偏大，说明第二相Ni3P析出时与母相Ni保持着共格关系，从而引起点阵畸变。共格畸变的产生阻碍了位错的运动，从而使得热处理后的镀层得到强化。由原先的非晶态组织转变成晶态复合相（Ni+Ni3P），硬度提高至HV920-1050，相应耐磨性也大幅度提高，稳定磨损阶段延长，磨损量降低。 若继续提高热处理温度，Ni3P相的数量将会逐渐增加，镍中磷含量进一步下降，共格畸变更加严重，硬度持续上升。400℃×1h热处理可达到1040HV的硬度，此后再提高热处理温度，共格关系破坏，弹性应力场松弛，Ni3P相粗化，硬度逐渐下降[7]，晶粒也将变得十分粗大[9]。 |