化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)簡介

高性能的鎳磷合金化學(xué)鍍工藝是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型表面保護和表面強化技術(shù)手段，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前化學(xué)鍍鎳磷合金已廣泛地應(yīng)用在石油化工、石油煉制、電子能源、汽車、化工等行業(yè)。石油煉制和石油化工是其大的市場，并且隨著人們對其鍍層特性的認識，它的應(yīng)用也越來越廣泛，主要用在石油煉制、石油化工的冷換設(shè)備上，并且得到了許多用戶的認可。經(jīng)實際應(yīng)用，能顯著提高設(shè)備的耐磨、耐蝕性能，延長其壽命3倍以上，性能優(yōu)于目前使用的有機涂料，而且適用于碳鋼、鑄鐵、有色金屬等不同基材。

化學(xué)鍍鎳磷合金的原理

其主要反應(yīng)為次亞鈉還原鎳離子為金屬鎳，即在水溶液中鎳離子和次亞根離子碰撞時，由于鎳觸媒作用析出原子態(tài)，而原子態(tài)又被催化金屬吸附并使之活化，把水溶液中的鎳離子還原為金屬鎳形成鍍層，另外次亞根離子由于在催化表面析出原子態(tài)的作用，被還原成活性磷，與鎳結(jié)合形成ni－p合金鍍層。

2、鍍層的特性及技術(shù)指標

(1)鍍層均勻性好

非晶態(tài)ni－p合金鍍層是通過化學(xué)沉積的方法獲得，凡是鍍液能浸到的部位，任何形態(tài)復(fù)雜的零件，都能得到均勻的鍍層。不需外加電流，是非晶態(tài)均一單相組織，不存在晶界、位錯，也無化學(xué)成份偏析,且避免了電鍍形成的邊角效應(yīng)等缺陷。另外，鍍層十分致密還具有較高的光潔度。

(2)鍍層附著力好

鍍層在鋼鐵基體上產(chǎn)生壓應(yīng)力（4mpa），而鍍層與鋼的熱膨脹系數(shù)相當，所以具有優(yōu)良的附著力，一般為300－400mpa。

(3)鍍層硬度高，抗磨性能優(yōu)良

鍍層具有高硬度，低韌性和較低熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率，它的抗拉強度超過700mpa，與很多合金鋼相似，鍍層硬度和延伸率都超過了電鍍鉻，彎曲無裂紋，但不適合反復(fù)彎折和拉抻等劇烈變形的部件，經(jīng)熱處理硬度可達hv1100，但在320℃時開始發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，耐磨性能增強，耐蝕性能減弱。

(4)優(yōu)良的抗腐蝕性能

由于鍍層為非晶態(tài)，不存在晶界、位錯等晶體缺陷，是單一均勻組織，不易形成電偶腐蝕，決定其有較高的耐蝕性，ni－p鍍層均勻性好，拉應(yīng)力小，致密性好，為防止介質(zhì)的腐蝕提供了理想的阻擋層。在堿、鹽、高溫油測、有機介質(zhì)和溶劑、酸性氣體中有抗蝕能力，經(jīng)實際應(yīng)用證明，特別對石油煉制、石油化工中的cl-應(yīng)力腐蝕，高低溫h2s和環(huán)烷酸的腐蝕具有超凡的抗蝕能力。

表一 非晶態(tài)鎳磷合金在某些介質(zhì)中的腐蝕速率表

介質(zhì)名稱

wt％

溫度（℃）

ni-p合金腐蝕率mm/y

1cr18ni9ti腐蝕率mm/y

50

95

0.002

>1.0

10

25

0.072

>1.5

37

30

0.041

>1.5

酸

10

70

0.048

>1.5

85

20

0.013

>1.5

化鈉

飽和

100

0.024

0.05-1.5

重鈉

20

100

<0.001

0.05-1.5

石油

20

無

水

20

無

海水

20

無

表二 鎳磷合金鍍層物理機械性能表

性能

ni－p

備注

鋼上鍍層內(nèi)應(yīng)力mpa

<7

密度g/㎝3

7.75

p含量8－10％

熔點℃

890

p含量7－9％

電阻率μω•㎝

0.9

熱導(dǎo)率w/m2

8

抗拉強度mpa

>700

延伸率

1－1.5

結(jié)合力mpa

300－400

低碳鋼、不銹鋼為160－200

硬度hv

600－800

經(jīng)300℃處理達800－1100

鍍層厚μm

25－75

耐熱性能700℃

不起皮，不脫落

無孔隙小厚度μm

15

外觀

類似于不銹鋼的銀白色，色調(diào)柔和，美觀

3、應(yīng)用范圍

(1)石化工業(yè)中：冷換設(shè)備、盤管、采注管線、控制閥泵、吸入活塞桿等。

(2)汽車和造船工業(yè)中：發(fā)動機軸、防滑活塞、空氣調(diào)節(jié)器元件、交流發(fā)電機散熱片、油箱、燃料噴射器傳動推力熱圈等、

(3)輕紡工業(yè)中：塑料模具、刻花滾筒、導(dǎo)布輥、導(dǎo)紙輥、貯槽、橫機、導(dǎo)軌、針筒、烘缸、織物刀刃、塑料切粒刀等。

(4)飼料食品工業(yè)中：烤鍋、軸承、罐頭生產(chǎn)線設(shè)備、滑輪、切片裝置、分類機、攪拌機等。

(5)其它工業(yè)中：液壓裝置、離合器、泵、軸輥、拉絲機滾筒等。

　　化學(xué)鍍防腐蝕技術(shù)早應(yīng)用于石油和化學(xué)工業(yè)。ni-p合金鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的化學(xué)惰性，可有效地抗堿、鹽溶液和海水腐蝕，抗石油和各種碳化合物腐蝕，加之ni-p鍍層的耐磨性能，因此形成了其在石油、天然氣開發(fā)和石化生產(chǎn)中腐蝕防護的優(yōu)勢，成為石化裝備方面新發(fā)展起來的一種防腐材料。在中東、美國和德國的石油和天然氣開采中，在管線、閥體、泵站的防蝕保護方面，該技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了明顯效果。我國在八十年代末開始在油田行業(yè)開發(fā)應(yīng)用該技術(shù)，在不斷實踐的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了換熱設(shè)備大面積整體化鍍技術(shù)的突破，大大降低了成本，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力。目前這項比較成熟的工藝技術(shù)已在大慶、勝利、中田推廣開來，應(yīng)用于采注管線的防腐；在石化、化纖、化肥、制鹽、制藥、制堿、發(fā)電、冶金焦化等工業(yè)的冷換設(shè)備的防腐領(lǐng)域，可以代替不銹鋼，但造價為不銹鋼的1/2。應(yīng)用該技術(shù)后可使設(shè)備提高耐磨性和耐蝕性，延長其使用壽命3倍以上，性能優(yōu)于目前使用的有機涂料，而且適用于碳鋼、鑄鐵、有色金屬等不同基材，能大大節(jié)約原材料和能源，提高開工率，經(jīng)濟效益顯著。