镍镀层及其合金镀层的应用与返修

镍镀层及其合金镀层的应用与返修

陈凡,颜宝锋,文婷,杨罗菊

中国兵器工业第213研究所 陕西 西安 710061

摘要：镍镀层有着良好的耐磨性以及耐腐蚀性，并且装饰性也较强，其合金镀层能够进一步提高镍镀层的综合性能，由此在很多领域都得到了广泛的研究和应用。本文通过简要分析当前镍镀层及其合金镀层的研究与特性，重点阐述了镍镀层及其合金镀层的应用与返修策略。

关键词：镍镀层；合金镀层；金属应用

引言

镍金属具有良好的耐腐蚀性，在室温条件下，在空气中的抗氧化性能也相对较好，不会与浓硝酸发生反应，当前被广泛应用于汽车、航天、计算机、印刷以及医疗器械等相关行业领域之中。而在社会经济发展的大背景下，单一镍镀层已经逐渐无法满足高性能产品的制作需求和使用需求。在镍镀层中加入其它合金材料或者微粒子，形成镍基合金镀层，是提高单一镍镀层综合性能的一个关键途径，也成为当前的研究热点，并受到了广泛的应用。

一、镍硼二元合金镀层的应用

镍合金镀层指的是两种或者两种以上的金属离子在阴极上通过共沉淀所形成的一种均匀细致的镀层，也是一种经典的电镀工艺[1]。当前阶段大部分专业人员对于镍硼二元合金镀层的研究通常都是包含两大类，其中一个是以硼烷作为还原剂，另一种则是以硼氢化物作为还原剂。相较于硼烷，硼氢化物的还原性更强一些，更适合在碱性溶液中使用，并且需要适当提高操作温度，从而得到含硼量更高的镀层，能够有效提高合金镀层的耐磨性和硬度。受限于材料以及工艺技术等因素，镍硼而元合金镀层无论是力学性能，亦或是电磁物理性能，都会随着镀层中的硼含量的多少以及热处理工艺的改变而发生不同程度的改变在，这也是镍硼二元合金镀层组织结构变化在外在层面的具体表现。除此之外，镍硼二元合金镀层的结构特征相对比较复杂，并且又会随着外界因素的变化而呈现出多样性的变化，这就导致其能够被广泛应用于多个不同的工业领域中。

比如，针对于镍硼二元合金呈现出来的良好的综合性能，其已经被广泛应用于多个不同的行业领域之中，其中包括航空航天领域、汽车制造领域、电子技术领域以及轻工机械领域等。在具体的功能材料制备过程中，镍硼二元合金镀层的最大优势就是既能够在金属材料上进行镀覆，又能够在非金属材料进行镀覆，因此可以被应用在不同类型的材料制备上，这也是形成新的具备复合型功能材料所必备的得天独厚的条件。在实际的航空航天以及汽车工业领域中，受到普遍的轻质化发展趋势的影响，铝合金和镁合金被大量应用，但是这部分合金的表面性能不够稳定、不耐磨，此时就可以利用镍硼合金，即将其作为飞行器或者汽车制造材料上的表面涂层，从而提升其整体性能。此外，考虑到镍硼合金具备的电磁屏蔽保护功能以及良好的耐磨性，当前也被逐渐应用于电子材料领域。

二、镍磷合金镀层的应用

近些年来，镍合金镀层的各种性能，包括电刺记忆、高硬度、高耐磨性以及高耐腐蚀性等逐渐受到越来越多人的重视，对于镍镀层的性能也提出了更高的要求和标准[2]。复合镀层技术通过采用多种金属作为基质，将具有某种特殊性能的微粒随着基质的金属沉淀均匀分布在电镀层的表面上，从而使其成为具备特殊性能的复合镀层，其中镍磷合金镀层就是一种常见的复合镀层。镍磷合金镀层，尤其是化学镀镍磷合金及其相关的复合材料相较于电镀或者热处理的材料来说，在应用上具有更多的优势。其中最为明显的一个优势就是化学镀镍磷合金的镀层更加均匀，不存在电镀或者热处理操作过程中由于电流分布不均匀或者热度分布不均匀等情况所引起的各种表面缺陷，更适合于形状稍微复杂或者精密零件的表面改性应用。此外，化学镀镍磷合金的镀覆温度相对较低，避免了热处理的时候表面热量过大所造成的热形变缺陷。更为重要的是，化学镀镍磷合金的镀覆材料更为广泛，可以在任何金属材料以及非金属材料上进行操作，其中包括塑料、陶瓷以及玻璃等。而且这种操作的镀层孔隙也会相对更小，表面更加光洁。无论是在工艺操作还是在经济效益层面都有显著的优势，这也是其具有广大应用与发展前景的原因所在。

比如，针对于镍磷合金镀层呈现出来的高耐磨性、高耐蚀性以及高抗高温氧化的能力，相关专业人员已经将其深入应用于各种零部件的制造和修复等领域中。在整个过程中，相较于其他镀层材料来说，化学镀镍磷合金及其复合材料的性能更加稳定，也别适合各种形状比较复杂的零部件和零部件模具的制造与修复之中。其中最为明显的是，可以直接将镍磷合金镀层应用于汽车的活塞环以及缸套的摩擦副上面，从而提高这些汽车零部件的使用寿命。此外，在一些丝锥螺纹刀具以及冷冲小模具的制造过程中也可以引入镍磷合金镀层及其相关符合材料，一方面能够提高这些机器零件的使用效果，另一方面也能够带来更加显著的经济效益。

三、镍镀层及其合金镀层的返修措施

在镍镀层及其合金镀层的制造过程中其实经常会出现各种类型的镍镀层质量不合规范与标准的情况，如果能够当下及时采取相对应的补救措施的话，将会有效减少这些不必要的损失以及后续的退镀返工工作。但是由于受到环境因素以及技术因素等外界因素的影响，还是存在很多镍镀层以及其合金镀层在后续的使用过程中出现不同程度的退镀现象，需要相关的技术人员针对于不同的退镀情况对其进行补镀返修

[3]。一般情况下，除了在已经出现毛刺或者不光亮的镀层上进行抛光处理来修复之外，在不容易进行抛光处理或者已经抛光处理多次导致基体露出的零部件上还可以采取补镀修复的方式。镍镀层及其相关的合金镀层很容易出现钝化的情况，尤其是在碱性溶液或者空气中，由此可见在镍镀层上进行补镀的一个关键环节就是需要活化镍镀层的表面，只有当镍镀层的表面是处于良好的活化状态之下的时候，进行相关的补镀措施才能够有效果。与此同时，在进行镍镀层补镀返修的时候还需要结合不同零部件的形状、性质以及具体的返修要求采取不同的补镀方式，从而确保返修工作能够保质保量地完成。

比如，面对不同类型的镍镀层退镀情况，相关技术人员需要采取不同的措施对其进行返修比。在整个过程中，技术人员需要先将镀过铬金属的零件进行专业的退铬处理，并将镀层上已经起皮或者起泡的零部件剔除出去，将剩下的退镀零件分成不同的类型。其中一类是能够适合补镀铜、镍的，针对于这种零件需要先采用化学方法将其表面的油污处理清洗干净，一些较大的零件可以采用水抛车进行刷洗，必要的情况下还可以采用浓盐酸进行活化和清洗。之后技术人员需要将其浸蚀在稀硫酸溶液中，并镀酸性铜，再经过清洗之后再放入到稀硫酸溶液中浸蚀，之后才进行镀镍处理，经过清洗和干燥之后就可以送去检查了。另一类则是适合只适合补镀镍镀层的，针对于这种退镀零件，依然需要进行必要的除油和清洗等前期步骤，之后不需要进行镀酸性铜这一环节，在经过浓盐酸活化之后可以直接进行镀镍处理，必要的情况下可以在经过二次清洗之后进行镀铬处理，最后依然是通过清洗和干燥直接送去检测。此外，还可以采取电抛活化的方法进行镍镀层的补镀与返修，也能够取得十分理想的效果。

总结：综上所述，社会经济的不断发展使得镍镀层的使用越来越广泛的同时，也导致单一镍镀层逐渐无法满足各行各业的电镀需求，新型的电镀镍基合金镀层和电镀技术将会受到更为广泛的研究，并且也将凭借其过硬的性能优势被广泛应用于多个不同的领域之中。

参考文献

[1]朱俊昊, 江德凤, 张胜南. 镍钴合金镀层在低碳钢材料表面处理的应用情况[J]. 当代化工研究, 2021.

[2]郭建军, 尚建库.冼爱平. 可焊性良好的铁镍合金镀层及其应用[J]. 中国科学院金属研究所, 2019.

[3]黄文杰.李弘彬, 李春颖.镍/镍磷合金复合电镀层之制程与机械特性研究[J]. 科学与工程技术期刊, 2020, 8(1):45-50.