化學鍍以其工藝簡便、節能、環保而日益受到人們的重視。化學鍍使用范圍很廣,鍍層均勻,能有效提高產品的耐蝕性和使用壽命;并能提高加工件的耐磨性、導電性、潤滑性等功能,因而成為一項重要的表面處理技術。
化學鍍是在無外加電流的情況下,在金屬的催化作用下,通過可控制的氧化還原反應產生金屬的沉積過程,故也稱為無電解鍍或者自催化鍍(Electrolessplating)。化學鍍與電鍍相比,具有鍍層均勻、針孔小、不需要直流電源設備、能在非導體上沉積和具有某些特殊性能等特點。另外,由于化學鍍技術廢液排放少,對環境污染小以及成本較低,在許多領域已逐步取代電鍍,成為一種環保型的表面處理工藝。化學鍍技術已在電子、閥門制造、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業中得到廣泛的應用。目前應用最多的,是以次亞磷酸鹽為還原劑的化學鍍鎳,由于所獲鎳層具有優良的均勻性和良好的硬度、耐磨和耐蝕等綜合物理化學性能,故已成為國際上表面處理領域中發展最快的工業技術之一,幾乎在所有的工業部門都得到了廣泛應用。
近年來的研究表明,三元合金Ni-W-P鍍層與Ni-P鍍層相比,在結合力、硬度,耐蝕、耐磨性能等方面都更為優越,近年來已經在形狀復雜的汽車噴油嘴、行星齒輪、各種鋼制閥門、油田采輸油管道、抽油泵、塑料模具等得到廣泛應用;Ni-W-P鍍層的耐蝕性和耐磨性均隨鍍層中的鎢含量的增加而提高。值得注意的是,熱處理工藝對鍍層性能的影響很大。據報道,經過300~400°C熱處理后Ni-W-P鍍層硬度值達到940HV以上,最高的有報道達1289HV。為此,科研工作者對其熱處理工藝進行了研究。
他們在Q195冷軋鋼板上制備了Ni-W-P鍍層,鍍液的基本配比為:硫酸鎳25g/L,次亞磷酸鈉25g/L,檸檬酸鈉35g/L,鎢酸鈉45g/L,醋酸鈉20g/L,十二烷基硫酸鈉0.03g/L,鍍層穩定劑適量。施鍍溫度85°C~90°C,時間120min;然后進行熱處理。
試驗結果表明,經過熱處理后的硬度明顯高于鍍態硬度(603HV)。在加熱時間為90min條件下,隨著加熱溫度的升高,鍍層硬度存在一個最大值,即隨著加熱溫度從100°C開始升高到400°C,鍍層硬度呈上升態勢,到400°C時達到最大值1064HV;此后,隨著加熱溫度的繼續升高,鍍層硬度逐漸減小。這是由于在鍍態下鍍層中的P主要以原子形式固溶于Ni的晶格之中,在熱處理加熱過程中,P以Ni3P的形式從Ni的晶格之中脫溶析出,在較低加熱溫度下保溫時,Ni3P析出量較少,隨加熱溫度的升高,Ni3P的析出量增多。由于高硬度Ni3P的析出,導致了鍍層硬度的逐漸增大。加熱溫度達到400°C以后,由于晶粒尺寸的逐漸增大以及Ni3P的聚集長大,鍍層硬度又逐漸減小。改變加熱時間的試驗表明,在加熱溫度為400°C時,隨加熱時間的延長,在前90min內,Ni-W-P化學鍍層的硬度快速增至最大,然后緩慢減小。由此判斷,對于Ni-W-P化學鍍層,400°C/90min為較為合適的熱處理條件。