鎳磷化學(xué)鍍技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)的金屬表面防護(hù)技術(shù),是利用化學(xué)鍍工藝在金屬或非金屬表面形成一層均勻的非晶化鎳磷金屬鍍層,將基體材料與腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi),利用鎳磷金屬鍍層良好的耐蝕性能可達(dá)到防腐的效果。 

一　化學(xué)鍍技術(shù)簡(jiǎn)介

化學(xué)鍍是通過(guò)溶液中適當(dāng)?shù)倪€原劑使金屬離子在金屬表面的自催化作用下還原而進(jìn)行的金屬沉積過(guò)程,也叫無(wú)電解鍍或者自催化鍍?；瘜W(xué)鍍的實(shí)質(zhì)是化學(xué)氧化還原反應(yīng),有電子轉(zhuǎn)移,無(wú)外電源的化學(xué)沉積過(guò)程。鎳磷化學(xué)鍍是最具代表性的化學(xué)鍍技術(shù)之一。

二　鎳磷化學(xué)鍍鍍層性能

2.1耐蝕性能

鎳磷化學(xué)鍍鍍層由胞狀組織構(gòu)成,非晶態(tài)鎳磷合金是均一的單相體系,不存在晶界、位錯(cuò)等組織缺陷以及化學(xué)成分偏析,亦不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕,耐點(diǎn)蝕性能遠(yuǎn)比晶態(tài)合金好。

鎳磷化學(xué)鍍鍍層的耐蝕性與鍍層磷含量有關(guān),也與鍍層孔隙率有關(guān)。鍍層按磷含量分為低磷鍍液、中磷鍍液和高磷鍍液。低磷鍍液磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～5%,采用此類(lèi)溶液獲得的鍍層是晶態(tài)結(jié)構(gòu),具有硬度高、耐磨、耐堿腐蝕特點(diǎn)。中磷鍍液磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～9%,采用此類(lèi)溶液獲得的鍍層為晶態(tài)和非晶態(tài)共同體,鍍層既耐腐蝕又耐磨,在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。高磷鍍液磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%～12%,采用此類(lèi)溶液獲得的鍍層為非晶態(tài),呈非磁性,主要用于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)的底鍍層以及電子儀器防電磁波干擾的屏蔽層,在酸性介質(zhì)中耐腐蝕性好。

非晶態(tài)鎳磷合金鍍層是用浸漬方法,在鍍件表面發(fā)生自催化反應(yīng)形成的,不用外加電流,不受電力線遮蔽的影響,避免了電鍍所固有的邊角效應(yīng)。因此,在任何形狀復(fù)雜的鍍件上,凡是浸得到的地方都可以得到厚度一致的均勻鍍層,鍍層孔隙率較低,故耐蝕性很好。

2.2耐磨性能

耐磨性是材料在一定摩擦條件下表現(xiàn)出的抗磨損能力,耐磨性與硬度有直接關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)材料硬度越高越耐磨,鎳磷化學(xué)鍍鍍層硬度很高,可達(dá)50ＨＲＣ～55ＨＲＣ。如果經(jīng)300～400℃熱處理后,鎳磷化學(xué)鍍鍍層硬度可提高到65ＨＲＣ～70ＨＲＣ,故有較好的耐磨性。

三　鍍層耐腐蝕性能測(cè)定

(1)環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境鎳磷化學(xué)鍍鍍層在溫度低于180℃的環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境中具有良好的耐蝕性能;在180～300℃的環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境中,隨著溫度升高耐蝕性能降低;在300℃以上環(huán)烷酸腐蝕環(huán)境中,鎳磷金屬鍍層開(kāi)始晶化,出現(xiàn)晶間腐蝕,抗蝕性能急劇下降。

(2)硫、硫氫氣腐蝕環(huán)境鎳磷化學(xué)鍍鍍層在硫、硫氫氣腐蝕環(huán)境中具有良好的耐蝕性能,且其受溫度變化的影響比較校如果對(duì)鎳磷金屬鍍層在400～600℃下進(jìn)行約為1ｈ的熱處理,就可以提高鎳磷金屬鍍層在高溫硫、硫氫氣腐蝕環(huán)境中的耐蝕性能。

(3)氨硫化氫水腐蝕環(huán)境鎳磷化學(xué)鍍鍍層在氨硫化氫水腐蝕環(huán)境中耐蝕性能較好。

(4)水腐蝕環(huán)境鎳磷化學(xué)鍍鍍層在水腐蝕環(huán)境中不受水中氯離子含量的影響,具有良好的耐蝕性能。

四　鎳磷化學(xué)鍍技術(shù)應(yīng)用 

從2000年12月起,我公司先后在南蒸餾裝置的13臺(tái)換熱器上采用鎳磷化學(xué)鍍防腐管束應(yīng)用在低溫水腐蝕環(huán)境中的5臺(tái)冷卻器管束連續(xù)使用55個(gè)月鍍層完好。應(yīng)用在低溫環(huán)烷酸環(huán)境中的4臺(tái)換熱器管束分別連續(xù)使用30個(gè)月和23個(gè)月鍍層完好。應(yīng)用在高溫環(huán)烷酸環(huán)境中的4臺(tái)換熱器管束在使用23個(gè)月和17個(gè)月后,分別在管板局部和管頭局部出現(xiàn)腐蝕,管體鍍層完好。

五　腐蝕原因及改進(jìn)措施

鎳磷化學(xué)鍍?cè)O(shè)備容易發(fā)生腐蝕的部位主要集中在換熱管管頭或者管板等機(jī)加工部位、焊道部位以及管束表面的凹陷部位等,這些部位由于存在邊角或者尖銳突起,造成局部鍍層孔隙率較大,因鎳磷化學(xué)鍍鍍層的電位高于管體的電位,故在有孔隙的部位會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。另外,作業(yè)施工中夾持部位鍍層的破損及表面硬傷也是造成鍍層腐蝕破壞的主要原因。