在催化剂Fe的催化作用下,溶液中的次磷酸根在催化表面催化脱氢,形成活性氢化物,并被氧化成亚磷酸根;活性氢化物与溶液中的镍离子进行还原反应而沉积镍,其本身氧化成氢气。即:
2H2PO2-+2H2O+Ni2+→Ni0+H2↑+4H++2HPO32-。
与此同时,溶液中的部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷进入镀层。即:
H2PO2-+[H+](催化表面)→P+H2O+OH-,所形成的化学镀层是NiP合金,呈非晶态簿片结构。
氢化物理论
氢化物理论认为,次磷酸钠分解不是放出原子态氢,而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子H一),镍离子被氢的负离子所还原。
在酸性镀液中,H2PO2-在催化表面上与水反应,
在碱性镀液中,则为
镍离子被氢负离子所还原,即氢负离子H一同时可与H20或H+反应放出氢气:同时有磷还原析出。
⑵特点
迄今为止,化学镀镍的发展已有50多年的历史。经过半个多世纪的研究开发,化学镀镍已进入发展成熟期,其现状可概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛。
应用化学镀镍最为量大面广的是阀门制造业。钢铁制造的球阀、闸阀、旋阀、止逆阀和蝶阀等等,经高磷化学镀镍25~75um,可提高耐腐蚀性和使用寿命。化工用泵化学镀镍的效果也同样显著。在苛性碱腐蚀条件下工作的阀门,应采用镀层含磷量1%~2%的低磷化学镀镍。因为在苛性碱腐蚀条件下,低磷化学镀镍层的年腐蚀速率约为2.5um,优于中磷或高磷化学镀镍层。化学镀镍层在强氧化性酸,如浓硝酸、浓硫酸等介质中不耐蚀。尽管在盐酸中的腐蚀速率低于奥氏体不锈钢,耐蚀性仍然是不够的。因此,对于上述强酸介质,或者可能水解生成上述强酸的介质中,不适于使用化学镀镍层。碳钢紧固件镀上25~50um厚的高磷化学镀镍层,代替不锈钢紧固件,既克服了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题,又节省了大量费用。生产低密度聚乙烯的压力容器内壁25um,以防止铁污染和因此所造成的聚乙烯变色。如果采用不锈钢建造,其价格大约是化学镀方法的两倍。
化学镀镍技术在军事上得到广泛的应用,突出的例子如航空母舰上飞机弹射机罩和轨道的化学镀镍保护。弹射机的工作环境非常恶劣,飞机发动时的高温气流冲刷轨道,弹射时的巨大的作用力,海洋气候条件的腐蚀,使得弹射系统仅能使用6~12个月。现采用的表面处理工艺是:正确前处理后的弹射机罩,在电镀镍后,化学镀镍100um,然后再电镀镉12.5um,并经铬酸钝化。这样的复合涂覆保护层,具有很好的耐磨和抗微振磨损性能,弹射系统的使用寿命可延长至14~18年,即增加18倍。