本期分享胡素荣、唐作琴两位老师关于化学镀镍层和电镀镍层性能比较的相关研究，旨在为该领域从业者提供工艺理论分析指导。
摘 要
对商业中磷化学镀镍、高磷化学镀镍及电镀光亮镍和暗镍的镀层硬度、耐磨性、厚度均匀性及耐腐蚀性进行了比较。结果表明镀态的化学镍镀层硬度均高于电镀镍层；中磷镍镀层的耐磨性最好；化学镀镍层均匀性优于电镀镍层；在盐水介质中，化学镀镍层的耐蚀性优于电镀镍层，高磷镍镀层的耐蚀性最好。
１前 言
化学镀镍与电镀镍相比较尽管镀液成分复杂、镀液稳定性差以及镀液使用寿命短，但是化学镀镍有镀层均匀致密、硬度高，耐腐蚀、耐磨性能和钎焊性好，均镀深镀能力强，不受镀件几何形状限制等优点，化学镀镍在不断的研究和工业应用中得到了长足的发展，各种商业镀液的应用也更为广泛。本文就两种商业化学镀镍及传统的电镀光亮镍和暗镍的镀层性能进行了比较，从具体数据上分析了化学镀镍层性能的优越性。
２试验
２．１前处理
基体材料为直径２５ｍｍ，厚度０．１ｍｍ铜片，处理流程如下：有机溶剂除油→棉纱布吸干残留溶剂→铜件电化学除油（低碱度，低电流密度）→热水清洗→流动水洗→盐酸（ＣＰ）＋缓蚀剂清洗→流动水洗→１０％热硫酸活化（４０℃）→热蒸馏水洗（５０℃以上预热）。铜件电化学除油液组成：４～10ｇ／ＬＮａＯＨ，３０～４０ｇ／ＬＮａ２ＣＯ３，６０～７０ｇ／ＬＮａ３ＰＯ４·１２Ｈ２Ｏ，５～１０ｇ／ＬＮａ２ＳｉＯ３·９Ｈ２Ｏ。
２．２ 镀液成分及工艺条件
化学镀镍溶液为商业镀液，
工艺规范见表１。电镀光亮镍工艺规范见表２。电镀暗镍工艺规范见表３。
２.３镀层性能测定
镀层硬度采用自动转塔数显显微维氏硬度计（型号４０２ＭＶＤ）测量。镀层耐磨性采用销盘摩擦磨损试验机，对磨球为Φ６毫米的ＧＣｒ１５球，载荷１０Ｎ，磨损半径：６ｍｍ，转速：３１８ｒ／ｍｉｎ，磨损周次根据不同的镀层磨损情况而定。镀层厚度采用x射线测厚仪测量。电化学测试采用电化学工作站（ＡｕｔｏｌａｂＰＧ⁃ＳＴＡＴ３０２Ｎ），测试体系为３．５％ＮａＣｌ溶液，扫描范围－０．５Ｖ～１．０Ｖ，扫描速度１０ｍＶ／ｓ。
３结果及讨论
３.１镀层硬度及耐磨性比较
在选择耐磨性镀层时，其硬度及摩擦系数是两个重要的指标。对于耐磨性镀层来说，镀层与基体的良好结合力是必不可少的。对基体硬度也有一定要求：硬基体能为化学镀镍层提供更好的支持；而在软基体（如铝）上的硬度层（如化学镀镍层）就很容易被硬而粗糙的接触面破坏，甚至穿透。铜基体上分别化学镀镍和电镀镍后，用自动转塔数显显微维氏硬度计测得的硬度如下表４。从表４数据可知，施镀后，镀层硬度较基体大为提高，镀态的化学镍镀层的硬度均高于电镀镍层，暗镍层硬度最低。理论上镍磷合金镀层的硬度随磷含量的升高而增大，但是中磷化学镀镍ＥＮ－ＭＰ０８镀层硬度较高磷化学镀镍ＥＮ－ＨＰ１１高，这是由于高磷镀层含有较大体积的Ｎｉ３Ｐ相，热处理后硬度变化不大，而中磷化学镀镍层在热处理后硬度显著提高。
图１是在５０倍光学显微镜下观察的电镀暗镍与化学镀镍层经磨损后的磨痕形貌，镀层厚度均为（８～１０）ｕｍ。从图１可以明显看出，在相同的磨损条件下，暗镍镀层在２０００ｒ磨损后，磨痕较宽，磨痕内部基材完全裸露，镀层失效。而中磷镍与高磷镍镀层在１６０００ｒ磨损后，磨痕宽度较窄，磨痕内部没有基材裸露，镀层未失效。１６０００ｒ磨损后，还可以看出中磷镍的磨痕深度较浅。这一试验结果说明，中磷镍镀层的耐磨性能优于高磷镍镀层，且远高于电镀暗镍镀层。
３.３镀层厚度均匀性比较
镀层的厚度及其均匀性是衡量镀层质量的重要指标之一。镀层厚度直接影响到工件的耐蚀性、耐磨性、孔隙率和导电性等性能，从而在很大程度上影响产品的可靠性和使用性能。化学镀与电镀相比最大的优点是沉积金属的厚度在整个基底表面是均匀的，几乎与它的几何形状无关，并且在全部被溶液浸润以及镀液流动有自由通道的条件下，可获得非常均匀的镀层，而且没有镀层厚度的限制。表５是试验件电镀镍和化学镀镍后，采用X射线测厚仪测量的镀层厚度分布情况及厚度均匀性分析。从上表的数据可以看出，化学镀镍层均匀性很好，相对偏差小于１０％，绝对偏差小于１５％；电镀镍层均匀性相对较差，相对偏差大于５０％，绝对偏差大于１００％。实验结果验证了前面的理论分析，即化学镀镍代替电镀镍更有利于控制镀层厚度的均匀性。
３.４镀层耐蚀性比较
不同镀层的极化曲线如图２所示。为便于比较，将所得极化曲线进行计算拟合，所得腐蚀电位和腐蚀电流密度如表６所示。由图２和表６可以看出，化学镀镍层的腐蚀电流低于电镀镍层，腐蚀电位高于电镀镍层，由此可知，化学镀镍层在盐水中腐蚀速率低于电镀镍层，有较好的耐蚀性能。其中，高磷镍镀层的耐蚀性最好。
４结论
镀态的化学镍镀层硬度均高于电镀镍层；中磷镍镀层的硬度和耐磨性最好；化学镀镍层厚度均匀性优于电镀镍层；在盐水介质中，化学镀镍层的耐蚀性优于电镀镍层，高磷镍镀层的耐蚀性最好。
原文参考：胡素荣,唐作琴.化学镀镍层和电镀镍层性能比较[C]//中国机械工程学会表面工程分会,中国表面工程协会.第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文集（二）.中国工程物理研究院机械制造工艺研究,2014:58-60.
