考虑到环保、可操作性、设备条件以及研究成本等多方面因素，本课题主要 研究采用化学镀镍的方法在 AZ91D 镁合金基体表面制备 Ni-P 合金层。化学镀镍 的原理是以次亚磷酸钠或硼氢化物等作为还原剂，与镀液中的镍盐发生氧化还原 反应，在镁合金基体发生沉积，形成 Ni-P 合金层[22]。81306

本实验采用次亚磷酸钠为还原剂，主盐为硫酸镍，总的反应式可以写成：3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2↑+Ni

反应式可简化为:Ni2++H2PO2-+H2O=Ni+H2PO3-+2H+

以上化学反应需要外界提高能量，即在较高的温度下（6090℃）进行，需在 镀液中加入催化剂，才能保证反应的进行。反应除了生成金属镍以外，还会生成 亚磷酸根离子和氢离子。目前，化学镀 Ni-P 合金层在学术界主要有四种沉积机 理，即原子氢理论、氢化物传输理论、电化学理论及羟基-镍离子配位理论，学术 界认可度最高的理论是原子氢理论。该理论的观点是：次亚磷酸根被氧化的时产 生初生态原子氢，随后镍离子被初生态原子氢还原为金属镍沉积在基体表面，一 部分次亚磷酸根被初生态原子氢还原为单质磷，磷与镍在基体表面共同沉积形成 化学镀镍层。用化学反应方程式将初生态氢理论表示如下：论文网

（1） 化学镀镍溶液加温后，在催化作用下，次亚磷酸根脱氢形成亚磷酸根，同 时析出初生态原子氢:

（2） 初生态原子氢被吸附在催化金属表面上使其活化，同时还原溶液中的镍离 子，在催化金属表面上沉积形成金属镍：Ni2+ + 2H→ Ni + 2H+(2)

（3） 催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷:H2PO2-+H++H→2H2O+P(3)

（4） 原子态的氢合成氢气放出:2H  → H2↑(4)

镁合金化学镀镍技术当下还处于研究完善阶段，其研究现状大致如下： 镁合金相比于常见的铁、铜、铝等金属而言，化学活泼型很高，所以它们的

化学镀工艺并不适用于镁合金。化学镀这一工艺最早由 Dow 公司 H。K。Delong 等 人在上世纪 50 年代左右提出，将主要的工艺流程设定为表面前处理→酸洗→活 化→浸锌→化学镀，即通过浸锌的方法实现镀镍。早期的镀镍方法都是在活化后 将镁合金通过浸锌或者预镀铜工艺后再进行化学镀镍，但是这种方法缺点也很明 显，如工艺复杂、锌层与基体结合力差、产生的废液有毒等。所以人们把研究重点投向了直接化学镀镍。 直接化学镀镍指的是跳过中间镀锌或者镀铜的环节，将镁合金酸洗活化以后实现直接镀镍。这一方法最初是由 Dow 公司的研究人员在原来的研究基础上研 究改进而来，并且被后来的研究人员所沿用。它的只要工艺流程可以描述为：机 械前处理→碱洗→酸洗→活化→化学镀镍。虽然直接化学镀镍工艺让镀镍流程变 得更加简便，并且实现了初步的上产，但这种工艺也并非完美，仍然有许多有待 改进的地方。比如目前成熟且流行的酸洗工艺大多采用铬酸作为酸洗液，因为铬 酸会在镁合金基体表面生成一层铬酸膜，可以有效的阻止酸洗对镁合金产生进一 步腐蚀。但是铬酸酸洗会产生重金属污染物铬。严重的污染环境，所以当前人们 把研究目光都投向了无铬酸洗工艺的研究改进。无铬酸洗技术虽然环保，但目前 还处于研究阶段，技术尚不成熟。

活化工艺当前人们多采用氢氟酸作为活化液，它的优点在于氢氟酸不但能去 除酸洗过程中的残留物，而且会在金属表面形成一层氟化物膜层，镀镍时该层氟 化物膜能有效提高基体与镀层的结合能力。

目前镁合金镀镍液主要采用硫酸镍作为主盐，次亚磷酸钠为还原剂，加上其 它所需的络合剂、催化剂、缓冲剂、稳定剂光亮剂等，利用氧化还原反应实现化 学镀镍[23]。长春工业大学贾秋素等人研究了以硫酸镍为主盐的化学镀镍工艺，采用高锰 酸盐和磷酸盐在基体表面形成磷酸盐转化膜，用 SEM、EDX、XRD 和极化曲线 等方法测试结果如下：在磷酸盐转化膜上形成的 Ni-P 层呈胞状，晶胞均匀，没 有裂纹，厚度均匀，致密，无孔隙，腐蚀点位变为-0。48V，表明以硫酸镍为主盐 的经磷酸盐前处理的化学镀镍层极大提高了镁合金的耐蚀性[24]。石西昌等人研究了在 AZ31 镁合金表面直接化学镀镍的工艺，经过多次试验 得到了最佳的镀液配方：25g/L 的硫酸镍、25g/L 的次亚磷酸钠、15g/L 的柠檬酸、 10g/L 的氟化氢铵、1mg/L 的硫脲，温度为 85℃，Ph 值为 9。0，时间为 1h。利用 此配方得到了性能良好的 Ni-P 镀层，经过扫描电子显微镜、XRD、EDS、电化 学腐蚀分析得到的镀层耐蚀性良好，结合力稳定[25]。 化学镀镍原理及研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_94921.html