高性能的鎳磷合金化學(xué)鍍工藝是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型表面保護(hù)和表面強(qiáng)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最大的市場(chǎng)，并且隨著人們對(duì)其鍍層特性的認(rèn)識(shí)，它的應(yīng)用也越來(lái)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(rèn)可。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，能顯著提高設(shè)備的耐磨、耐蝕性能，延長(zhǎng)其壽命3倍以上，性能優(yōu)于目前使用的有機(jī)涂料，而且適用于碳鋼、鑄鐵、有色金屬等不同基材。
1、化學(xué)鍍鎳磷合金的原理
其主要反應(yīng)為次亞磷酸鈉還原鎳離子為金屬鎳，即在水溶液中鎳離子和次亞磷酸根離子碰撞時(shí)，由于鎳觸媒作用析出原子態(tài)氫，而原子態(tài)氫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，另外次亞磷酸根離子由于在催化表面析出原子態(tài)氫的作用，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(biāo)
(1)鍍層均勻性好
非晶態(tài)Ni－P合金鍍層是通過(guò)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(cuò)，也無(wú)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(dāng)，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(qiáng)度超過(guò)700MPa，與很多合金鋼相似，鍍層硬度和延伸率都超過(guò)了電鍍鉻，彎曲無(wú)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(dá)HV1100，但在320℃時(shí)開始發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，耐磨性能增強(qiáng)，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(cuò)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(cè)、有機(jī)介質(zhì)和溶劑、酸性氣體中有抗蝕能力，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明，特別對(duì)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
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介質(zhì)名稱
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Wt％
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溫度（℃）
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Ni-P合金腐蝕率mm/y
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1Cr18Ni9Ti腐蝕率mm/y
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氫氧化鈉
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50
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95
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0.002
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>1.0
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鹽酸
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10
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25
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0.072
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>1.5
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鹽酸
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37
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30
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0.041
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>1.5
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硫酸
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10
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70
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0.048
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>1.5
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甲酸
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85
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20
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0.013
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>1.5
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氯化鈉
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飽和
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100
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0.024
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0.05-1.5
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重鉻酸鈉
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20
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100
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<0.001
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0.05-1.5
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石油
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20
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無(wú)
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||
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水
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20
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無(wú)
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||
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海水
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20
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無(wú)
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表二 鎳磷合金鍍層物理機(jī)械性能表
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性能
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Ni－P
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備注
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鋼上鍍層內(nèi)應(yīng)力MPa
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<7
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密度g/㎝3
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7.75
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P含量8－10％
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熔點(diǎn)℃
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890
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P含量7－9％
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電阻率μΩ•㎝
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0.9
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熱導(dǎo)率w/m2
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8
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抗拉強(qiáng)度MPa
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>700
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延伸率
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1－1.5
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結(jié)合力MPa
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300－400
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低碳鋼、不銹鋼為160－200
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硬度HV
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600－800
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經(jīng)300℃處理達(dá)800－1100
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鍍層厚μm
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25－75
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耐熱性能700℃
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不起皮，不脫落
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無(wú)孔隙最小厚度μm
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15
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外觀
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類似于不銹鋼的銀白色，色調(diào)柔和，美觀
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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(dòng)機(jī)軸、防滑活塞、空氣調(diào)節(jié)器元件、交流發(fā)電機(jī)散熱片、油箱、燃料噴射器傳動(dòng)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(jī)、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(jī)、攪拌機(jī)等。
(5)其它工業(yè)中：液壓裝置、離合器、泵、軸輥、拉絲機(jī)滾筒等。
化學(xué)鍍防腐蝕技術(shù)最早應(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?xì)浠衔锔g，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(hù)的優(yōu)勢(shì)，成為石化裝備方面最新發(fā)展起來(lái)的一種防腐材料。在中東、美國(guó)和德國(guó)的石油和天然氣開采中，在管線、閥體、泵站的防蝕保護(hù)方面，該技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了明顯效果。我國(guó)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(shí)踐的基礎(chǔ)上實(shí)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(xiàng)比較成熟的工藝技術(shù)已在大慶、勝利、中原油田推廣開來(lái)，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(jià)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(zhǎng)其使用壽命3倍以上，性能優(yōu)于目前使用的有機(jī)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(jì)效益顯著。