1 结构
化学镀，特别是化学镀镍，在工业上有着广泛的应用，主要是由于其独特的耐腐蚀性和耐磨性。 涂层的结构和化学成分直接决定了这些性能和其他重要特性。 这些特性还取决于镀液成分和沉积参数（例如温度和搅拌）。 化学镀的另一个重要优点是它能够在任何形状的物体上沉积均匀的涂层。
化学镀镍层根据所使用的还原剂分为两类：一类是Ni-P合金；一类是Ni-P合金。 另一种是NB合金。
镀态的化学镀层是亚稳态过饱和合金[13]。 使用次磷酸盐作为还原剂在酸性镀槽中沉积的化学镀层的结构是无定形或液体的[13]。 在330°C左右进行热处理。 人们发现（文献[3, 13]，参见“基本原理”第16章）可以产生分布在金属间化合物（例如Ni3P和Ni3B）中的半结晶、面心立方（fcc）镍。 在沉积过程中不会形成金属间化合物，因此在所镀的化学镀镍层中，P原子不规则地混合在Ni原子之间。 如上所述（如图18-3所示），Ni-P镀层中的P含量取决于镀液的pH值。 一般情况下，镀液的pH值越高，镀层的P含量越低，镍的晶态越高。 换句话说，P含量越低，构成膜层的单位镍晶粒的平均尺寸越大。 因此，认为P起到晶体形成抑制剂的作用。 可以用以下简单的形式来解释：当P原子混合在Ni原子之间时，P原子的存在降低了Ni原子之间接触形成延伸镍晶体的可能性。 随着沉积过程中H2的逸出，生长膜附近的pH值会升高，随后的搅拌将使pH值恢复到原来的较低值。 这种周期性变化导致P含量随膜层厚度的变化而变化。 在20世纪50年代，一些研究人员就已经观察到了这种现象[14]。 此外，P含量还决定材料的密度。 图18-4表明，当P含量为0时，涂层的密度与其金属块的密度接近[15]。
图18-4 合金成分对Ni-P和Ni-B镀层的影响
2硬度
硬度是指材料抵抗外力引起的局部永久变形或压痕的能力。 硬度是一个容易测量的质量指标，并且经常被测量。 硬度不能与材料的强度直接相关，但可以准确地反映材料的耐磨性能。 用压头或压头测量镀Ni-P层的硬度接近550kg/mm2。 随着镀层中P含量的增加，镀层硬度逐渐降低。 电镀条件下的Ni-B层具有很高的硬度（约700kg/mm2）。 与Ni-P层不同，Ni-B层的硬度与镀层的成分无关。 一般来说，涂层的硬度受热处理的影响。 但硬度值与热处理温度和持续时间之间的关系相当复杂，这里不再详细讨论。 镀Ni-P层在300℃下热处理约10秒后，其硬度值从550kg/mm2上升至约550kg/mm2。 若进一步延长热处理时间，其硬度值将下降至较低值； 同样，如果在较高温度下延长热处理时间，即使保持较短时间，其硬度值也会下降。 换句话说，随着热处理温度升高或时间延长，镀层硬度达到峰值然后下降，这可能是由于金属间化合物的形成所致。
3 耐腐蚀、耐磨损
化学镀镍层（如Ni-P、Ni-B）通常比电镀镍合金具有更低的孔隙率和更均匀的厚度，并且可以提供有效的保护。 当采用化学镀作为保护层时，在基材预处理和实际电镀时必须保证镀层良好的附着力和连续性。
采用中性5%盐雾和户外曝晒试验测定保护层的耐腐蚀性能。 结果发现，含9%P（质量分数）的化学镀Ni-P层的耐腐蚀时间比电镀镍合金的耐腐蚀时间长。
测量含有孔或孔的化学镀镍层与基材之间的电位差。 电位差与腐蚀剂的性质有关。 例如，在电解池中，化学镀镍层在大多数环境中充当相对于铝或钢的阴极。 如果镀层中存在孔隙，则基板（充当阳极）的一定区域会暴露出来，从而产生较大的电流密度。 这就是腐蚀速率。 如果化学镀层没有完全覆盖基材，则铝或钢基材的腐蚀电位差将维持在300mV。 这时化学镀镍层就是阳极，也就是说会发生牺牲腐蚀。 阳极面积越大，电流密度越大，腐蚀越大。 速度相对较低。 化学镀镍中添加适量的锌可以为钢材提供更有效的保护。
为了概述化学镀镍在保护金属表面耐腐蚀和耐磨方面的工程应用，提出影响化学镀镍层耐蚀性的因素：
(1)表面性能和精加工；
(2)表面预处理；
(3)涂层厚度；
(4)涂层性能；
(5)镀后处理；
(6)腐蚀介质的性质。
化学镀镍层在350℃左右热处理后表现出超强的硬度，但其耐腐蚀性较低，这可能是由于微裂纹的产生； 当涂层热处理温度达到650℃时，获得与钢基体的结合。 改善和提高其耐腐蚀性能。 许多参数影响化学镀镍涂层的性能，因此很难预测涂层的实际耐腐蚀性。
如上所述，化学镀镍层不仅起到腐蚀保护的作用，而且还起到磨损保护的作用。 如果使用正确，化学镀镍可以延长泵、阀门、轴、连续螺栓和叶轮的有效使用寿命。
磨损是接触片逐渐发生的机械损失。 一般来说，磨损分为两类：粘着磨损和磨粒磨损。 第一种磨损是两个表面之间的焊接； 第二种类型的磨损是由横向运动和剪切引起的。
通常，磨损与接触表面的硬度有关。 使用润滑剂可以减少两个接触面之间的直接接触，也可以减少摩擦引起的磨损。 当化学镀镍层掺杂有硬质颗粒（例如金刚石[16]）时，它们形成与其他表面的主要接触表面。 这减少了粘着磨损。 然而，如果这些硬颗粒从复合材料中脱落，由于表面的相互运动就会发生磨料磨损。
磨损是一个复杂的过程，受多种因素影响，磨损预测和控制比较困难。 影响磨损的因素包括：光洁度和表面硬度、接触面积及其形状、类型和持续时间以及运动速度、温度和环境以及润滑剂类型。 实验室测试只能提供一个想法，实际工况才能真实反映表面的磨损状况。 一般来说，化学镀镍耐磨应用的主要条件是：
(1)涂层需要加热以增加其硬度；
(2)旋转部件上的涂层硬度大于啮合面；
(3)P含量必须大于10%；
(4)接触面必须光滑、润滑；
(5)不适合在高剪切和高载荷条件下使用。
4电、磁性能
如前所述，由酸性镀液获得的化学镀镍层具有非晶结构，通过镀层热处理后的电阻变化可以直观地观察到其结构变化。 图 18-5 反映了这一变化。 从图18-5可以看出，在酸性镀槽（pH=5.4）中获得的不同厚度镀层的电阻率随热处理时间的变化而变化。 镀层由非晶镍磷固溶体转变为多晶镍和金属间化合物(Ni3P)的混合物，镀层电阻率降低。 热导率与电导率直接相关，因此图18-5也可以表示热导率参数特征。 热处理改变非晶涂层的结构。 由于镍的结晶作用，镀层由非磁性变为弱铁磁性。热处理后，低P含量微晶薄膜的矫顽力增加，可能是由于
图18-5中上曲线：Ni-P镀层的电阻率（μΩ·cm）与热处理时间的关系。 每条曲线表示涂层厚度。 底部曲线（虚线）：热处理温度与时间的关系顺磁性金属间化合物阻碍磁畴壁的移动。 表18-10列出了不同P含量的化学镀镍层的一些物理性能。
表18-10 化学镀镍层的部分性能
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