1. Цель
Цель состоит в стандартизации процесса химического никелирования, контроле параметров и требованиях к качеству, что обеспечит стабильное качество покрытия, соответствующее стандартам заказчика и международным стандартам.
2. Область применения
Применимо для химического никелирования углеродистой стали, нержавеющей стали и медных сплавов. Не применяется для магниевых сплавов, титановых сплавов и других специальных процессов.
3. Нормативные ссылки
- • GB/T 13913-2008 – Автокаталитические покрытия из никель-фосфорного сплава
- • GB/T 6461-2002 – Классификация образцов и изделий с металлическими и другими неорганическими покрытиями на металлических подложках после коррозионных испытаний
- • ASTM B733-18 – Стандартная спецификация для автокаталитических (химически осажденных) никель-фосфорных покрытий
- • ISO 4527:2003 – Металлические покрытия – Автокаталитические (химически осажденные) покрытия из никель-фосфорных сплавов
- • GB/T 5270-2005 – Металлические покрытия на металлических подложках – Электролитически осажденные и химически осажденные покрытия – Методы испытания на адгезию
4. Принцип процесса
Химическое никелирование — это автокаталитический процесс химического осаждения, при котором гипофосфит натрия восстанавливает ионы Ni²⁺, образуя покрытие из сплава Ni-P.
Механизм реакции:
- • Анодное окисление: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻
- • Катодное восстановление: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni.
- • Совместное осаждение фосфора: H₂PO₂⁻ + 2H⁺ + e⁻ → P + 2H₂O
Классификация покрытий по содержанию фосфора:
| Тип | Содержание фосфора |
| Низкое давление | 1–5% |
| Средний П | 5–10% |
| Высокое П | 10–15% |
5. Схема процесса
Контроль качества → Обезжиривание → Горячее ополаскивание → Ополаскивание проточной водой → Травление → Ополаскивание → Активация → Ополаскивание → Ополаскивание деионизированной водой → Химическое осаждение → Восстановление → Трехступенчатая противоточная промывка → Пассивация → Ополаскивание деионизированной водой → Сушка → Контроль качества → Упаковка
6. Ключевые параметры процесса
| Параметр | Диапазон управления | Примечания |
| концентрация Ni²⁺ | 8–12 г/л | Рекомендуемая концентрация: 9–10 г/л |
| Гипофосфит натрия | 25–35 г/л | Молярное соотношение к Ni²⁺: 2,5–3,5:1 |
| Комплексообразующее вещество (цитрат натрия) | 30–40 г/л | Стабилизирует ионы никеля |
| Буферный раствор (ацетат натрия) | 15–25 г/л | Поддерживает стабильность pH |
| значение pH | 4,5–5,5 (средний/высокий уровень П) | Скорректировано с помощью аммиака или карбоната натрия. |
| Температура | 85–90℃ | Оптимальная температура 88±1℃ |
| Загрузка | 0,5–1,5 дм²/л | Более высокая загрузка снижает скорость осаждения. |
| Скорость осаждения | 15–25 мкм/ч | С возрастом эффект уменьшается. |
| Время | 15–60 мин | В зависимости от требуемой толщины |
| Волнение | Механический или воздух низкого давления | Рекомендуется перемещение или циркуляция заготовки. |
| Фильтрация | Непрерывная фильтрация, диапазон пор 5–10 мкм. | Удаляет частицы, предотвращает образование ямок. |
7. Технические характеристики продукции и возможности нанесения покрытий
7.1 Диапазон размеров заготовки
| Элемент | Параметр |
| Макс. размер | 1500×800×600 мм |
| Минимальный размер | 5×5×5 мм |
| Макс. вес | 200 кг |
| Минимальный вес | 1 г |
7.2 Возможность нанесения покрытия различной толщины
| Тип | Диапазон толщины | Типичное применение |
| Прецизионные детали | 5–10 мкм | Резьба, сердечники клапанов, гидравлические компоненты |
| Стандартные детали | 10–50 мкм | Детали, устойчивые к коррозии и износу. |
| Толстое покрытие | 50–100 мкм | Ремонт износа, работа в агрессивных коррозионных средах |
Равномерность: ±10% (для обычных деталей); ±15% (для сложных форм)
7.3 Свойства покрытия
| Свойство | В исходном состоянии | Термообработка (400℃ × 1 ч) | Примечания |
| Твердость (HV) | ≥500 HV | ≥800 HV | Термическая обработка повышает твердость. |
| Адгезия | ≤ Класс 1 (GB/T 5270) | — | Не шелушится, не отслаивается |
| Испытание солевым туманом (NSS, 5% NaCl, 35℃) | ≥24 ч (средний период перфузии) ≥72 ч (высокий уровень P) | — | В соответствии с требованиями заказчика. |
| Пористость | ≤1 точка/см² | — | Обычно непористый, ≥25 мкм |
| Сопротивление | 50–100 мкОм·см | 30–60 мкОм·см | — |
Термическая обработка: 400℃ ±10℃, 1 час, охлаждение воздухом/в печи.
8. Производственная мощность
| Элемент | Емкость |
| Объем одного резервуара | 2–5 м³ |
| Вес партии | 500–1500 кг |
| Суточная пропускная способность | 3–8 тонн |
| Ежемесячная мощность | 80–200 тонн |
Примечание: Фактическая вместимость зависит от геометрии, толщины и времени выдержки ванны.
9. Контроль качества
9.1 Пункты проверки
| Элемент | Метод | Частота | Критерий приемлемости |
| Толщина | Рентгенофлуоресцентный микроскоп / металлографический микроскоп | ≥3 баллов за приспособление за партию | Рисунок для встречи; максимальное отклонение ≤10% |
| Твердость | микротвердость HV0.1 | Один раз за смену | ≥500 HV (в исходном состоянии); ≥800 HV (в состоянии после термообработки) |
| Адгезия | Напильник/согнуть/поперечно разрезать + скотч | 1 штука на партию | Степень ≤1, шелушение отсутствует. |
| Появление | Визуальный (при стандартном освещении) | 100% | Равномерно яркий; без дефектов. |
| Солевые брызги | NSS 5% NaCl, 35℃ | За партию/изменение | Среднее давление ≥24 ч; Высокое давление ≥72 ч |
| Содержание фосфора | ЭДС / химический | Еженедельная / новая ванна | 1–5% / 5–10% / 10–15% |
9.2 Классификация внешнего вида
| Оценка | Описание |
| Класс А | Равномерно яркий/полуяркий, без дефектов. |
| Оценка B | Незначительные следы от воды/подвешивания, без вмятин/отслоений. |
| Оценка C | Незначительная тусклость/изменение цвета, функционально исправен. |
| Отклонять | Образование ямок, отслоение, пропуски покрытия, ожоги, сильная разница в цвете. |
10. Устранение неполадок
| Проблема | Возможная причина | Решение |
| Плохая адгезия | Неполное обезжиривание/травление; недостаточная активация | Улучшить предварительную обработку; продлить активацию |
| Шероховатость/точечная коррозия | Частицы в ванне; осадок при высоком pH | Улучшенная фильтрация (5 мкм); более низкий pH |
| Матовое/серое покрытие | Низкое содержание Ni²⁺/гипофосфита; низкий pH/температура | Добавить химические вещества; pH 4,8–5,2; нагреть до 88℃ |
| Пропуск гальванического покрытия | Локальная пассивация; остаточное масло/оксид | Улучшить активацию; повторно обезжирить |
| Низкая скорость осаждения | Низкая температура/Ni²⁺/восстановитель; отклонение от оптимального pH; выдержанная ванна | Нагрейте воду до 88–90℃; отрегулируйте pH; освежите ванну. |
| разложение ванны | Перегрев; высокий pH; быстрое добавление; низкая загрузка | Прекратите нагрев; понизьте pH; разбавьте ванну. |
11. Безопасность
- • Средства индивидуальной защиты: перчатки для работы с кислотами/щелочами, защитные очки, фартук, респиратор (для работы с аммиаком/кислотами).
- • Хранение химических веществ: сульфат никеля, гипофосфит, кислоты, щелочи следует хранить отдельно от источников тепла и восстановителей.
- • Запреты: Не смешивайте концентрированную кислоту с гипофосфитом (токсичным фосфином). Сначала растворите твердые вещества в деионизированной воде.
- • Вентиляция: Локальная вытяжка над резервуарами (удаление водорода).
- • В экстренных случаях: устройство для промывания глаз, душ, огнетушитель с сухим порошком/CO₂, респиратор, комплект для ликвидации разливов.
12. Охрана окружающей среды
- • Сточные воды: сточные воды, содержащие никель, отделяются; осадок pH 9–10 + PAC/PAM; содержание никеля <0,5 мг/л.
- • Опасные отходы: отработанная электролитическая ванна, фильтры, активатор, никельсодержащий шлам – утилизация разрешена с оформлением соответствующих документов.
- • Выбросы: Непрерывная вентиляция; мониторинг аммиака/водорода в соответствии с GB 16297.
- • Энергия/вода: Изоляция резервуаров; противоточное ополаскивание; концентрированное пополнение.
13. Состав бани (среднефосфорный состав, основные части)
| Химический | Концентрация | Функция |
| NiSO₄·6H₂O | 25–35 г/л | Основной источник соли, Ni²⁺ |
| NaH₂PO₂·H₂O | 25–35 г/л | Восстанавливающий агент, источник фосфора |
| Na₃C₆H₅O₇·2H₂O | 30–40 г/л | Комплексообразующий агент |
| CH₃COONa·3H₂O | 15–25 г/л | буфер pH |
| Молочная/пропионовая кислота | 5–10 мл/л | Акселератор |
| Стабилизатор (тиомочевина) | 1–2 мг/л | Предотвращает разложение |
Составить:
1. Растворите NiSO₄, цитрат и ацетат в 1/3 деионизированной воды при температуре 60℃.
2. Растворите гипофосфит + молочную кислоту в оставшейся 1/3.
3. Смешайте, доведите объем до 4,8–5,2.
4. Добавить стабилизатор, нагреть до 88℃, профильтровать, заложить на пробную пластину.
14. Оборудование и возможности инспекции
14.1 Основное оборудование
| Оборудование | Спецификация |
| гальваническая ванна | Покрытие из полипропилена/ПВХ, с подогревом, регулировкой температуры. |
| Фильтрация | Кислотостойкий насос + корпус, 5–10 мкм, 1–3 раза/ч |
| Регулировка температуры | ПИД-регулятор, ±1℃ |
| Сушильная печь | Горячий воздух, 60–120℃ |
| Ультразвуковой очиститель | 40 кГц, регулируемая мощность |
| дистиллированная вода | ≥10 МОм·см |
14.2 Инспекционное оборудование
| Оборудование | Точность/Стандарт |
| толщина XRF | 0–200 мкм, ±0,1 мкм |
| Микротвердость | 10–1000 гф, GB/T 4340.1 |
| Камера солевого тумана | GB/T 10125, ≥200 л |
| Металлографический микроскоп | 100–1000×, микрометр |
| pH-метр | ±0,02, температурная компенсация |
| Аналитические весы | 0,01 г |
15. Документация и отслеживаемость
- •Производственная документация:Номер детали, количество, температура, pH, время, толщина, оператор.
- •Записка о ванной:Ежедневный анализ Ni²⁺, гипофосфита, pH; добавки; фильтрация/очистка.
- •Протокол проверки:Толщина, твердость, адгезия, внешний вид, солевой туман.
- •Обслуживание:Калибровка, техническое обслуживание насосов, удаление накипи, проверка вентиляторов (ежеквартально).
Удержание:≥3 лет (≥10 лет для автомобильной/медицинской промышленности). Возможность отслеживания цикла обработки/ванны.
16. Дополнительные положения
- • Ежегодно проверяется техническим отделом.
- • Особые требования заказчика (солевой туман, твердость, распределение, H-охрупкость) документируются и соблюдаются.
- • Новые продукты: сначала небольшое пробное производство; массовое производство после прохождения всех испытаний.
- • Для контроля производства и аудита со стороны заказчика.
История изменений
| Преподобный | Дата | Содержание для пересмотра | Утверждено |
| V1.0 | 2024-xx-xx | Первый релиз | — |
| V2.0 | 2026-04-30 | Полная редакция только на английском языке. | — |
Дата публикации: 18 мая 2026 г.