0 前言
化學鍍得以發展的主要原因是化學鍍層優異的性能，最突出的優點是鍍層的高耐蝕性、高耐磨性及其電磁性能。
化學鍍鎳層與電鍍鎳層在結構與性質上因為沉積機理與鍍層成分的不同，有著很大差別。前者為層狀(鎳磷)、柱狀(鎳硼)結構，為微晶或非晶。而后者為均一的金屬晶體結構。
1 化學鍍鎳層的組織結構
（1）鎳的晶體結構為面心立方(fcc)，每個鎳原子與12個鎳原子相鄰，磷或硼的加入使得這種原子排布不可能生成很大的晶粒，而且隨著磷或硼含量的增大，鍍層由晶體變成微晶。最后變成非晶體結構。
（2）低磷合金是微晶結構，晶粒尺寸為2～6nm。隨磷含量增加，微晶逐漸轉為非晶，沒有明顯的突變。一般認為磷質量分數小于7%的鍍層為微晶，而磷含量為12%時己經完全變為非晶態結構。
（3）化學鍍鎳層為亞穩態的過飽和合金。從鎳磷、鎳硼合金相圖中可以看出，鎳磷、鎳硼體系在室溫下，磷與硼在鎳基中的溶解度極低，不存在鎳與磷、硼的固溶體。在平衡條件下，合金的成分主要是純鎳和金屬間化合物Ni3P、Ni3B。但實際上在鍍覆的條件下不允許金屬間化合物的生成，所生成的微晶及非晶結構阻止了鍍層中磷或硼原子的擴散，使之夾雜在鎳原子之間導致了磷或硼的過飽和。少量區域中1/3的原子是磷，而其他區城則主要是純鎳。
（4）由于在鍍層中磷的分布不均勻，低磷區在氧化性環境中的穩定電位比高磷區低，就會作為腐蝕微電池的正極被溶解，即鍍層發生點腐蝕而形成孔隙。
（5）鎳硼化學鍍鎳層的顯微組織為柱狀結構，比鎳磷層具有更大的不均勻性，而且夾雜著許多垂直于鍍層平面的裂攸和夾雜物，嚴重影響其抗蝕性能。
（6）未經熱處理的化學鍍鎳層處于熱力學上的亞穩態，有從非晶或微晶向晶態轉變的趨勢。當對鍍層進行熱處理時，由于發生原子的互擴散，導致非晶與微晶發生重結晶，生成金屬鎳的晶胞和金屬間化合物如Ni2P、Ni3P、Ni5P2。X射線衍射分析能明顯觀察到熱處理后鍍層中晶態鎳和金屬間化合物的衍射峰。
化學鍍鎳層的斷面形貌 化學鍍鎳層的表面形貌 化學鍍鎳層的斷面形貌
2 化學鍍鎳層的性質
2.1 外觀
（1）化學鍍鎳層的外觀一般為光亮或半光亮并略帶黃色，有類似銀器的光澤，但用肼作還原劑的鍍層，其外觀顏色是無光澤的暗灰色。塑料件上堿性化學鍍鎳層有時為黑灰色。
（2）鍍層的外觀質量不僅包鍍層的表面缺陷，即鍍層表面特別是鍍件的主要表面上的針孔、麻點、起皮、起泡、剝落、斑點以及未鍍覆的部位等疵病，還包括鍍層表面粗糙度，此外還包括鍍層的光澤度。
2.2 厚度及其均勻性
（1）鍍層厚度及其均勻性是衡量鍍層質量的重要指標之一。鍍層厚度直接影響到工作的耐蝕性、耐磨性、孔隙性和導電性等性能，從而很大程度上影響產品的可靠性和使用性能。
（2）鍍層的厚度取決沉積速度、沉積時間與鍍液的老化程度，理論上可得到任意厚度的鍍層。
（3）化學鍍鎳的一個主要優點是沉積金屬的厚度在整個基底表面是均勻的，幾乎與它的幾何形狀無關。并且在全部被溶液浸潤以及鍍液流動有自由通道的條件下，可獲得非常均勻的鍍層。
化學鍍鎳層與電鍍鎳層的區別
3 結合力
（1）化學鍍鎳層與基體材料的結合力是衡量化學鍍件的重要指標之一，它表示的是鍍層與基體金屬的結合強度。即單位表面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力，是鍍層重要機械性能之一。
（2）鍍層結合力小，鍍層易于剝落，會使鍍層的防護性以及耐蝕、耐磨、導電、焊接等性能受到巨大影響。鍍層結合不良，就無需進行其他性能的檢驗。結合力不好的鍍層外在表現很明顯，如鼓泡、脫皮等。
（3）非金屬基底材料，如塑料、氧化物陶瓷等，與化學鍍鎳層的結合力取決于分子間作用力(范德瓦爾斯力)和非金屬表面的粗糙度。
（4）與金屬之間的結合相比較，鍍層與非金屬基底的結合力一般小一個數量級。因而要使鍍層與基體有良好的結合力必須借助非金屬表面的粗糙度使之與鍍層產生機械的咬合力。因此在進行非金屬件預處理時，要增加一道工序，用機械的或其他方法，對鍍件表面進行某種程度的粗化。
（5）化學鍍鎳層與金屬基體有較好的結合力。特別是經過熱處理后，鎳與基體的結合力更好。而且熱處理溫度越高，對改善鍍層與基體金屬的結合力愈有利。
（6）當溫度高到700℃鍍層與金屬的分界線上出現了薄薄的擴散層，使鍍層與金屬基體的結合力得到極大的加強。
一般的鉛基體在150℃、鋼基體在200℃下熱處理也能提高結合力。
（7）造成鍍層結合力差的原因：
①前處理不良；
②零件表面粗糙度高(金屬件)；
③鍍層含磷量的層狀變化：鍍層中含磷量升高，會使鍍層變脆，降低鍍層與基體的結合力；
④鍍液溫度變化。
4 密度
鎳的密度在20℃時為8.91g/cm3。含磷量1%～4%時為8.5 g/cm3；含磷量7%～9%時為8.1 g/cm3；含磷量10%～12%時為7.9 g/cm3。
5 熱學性質
熱膨脹系數是用來表示金屬尺寸隨溫度的變化規律，一般是指線膨脹系數μm/m/℃。化學鍍Ni-P(8%～9%)的熱膨脹系數在0～100℃為13μm/m/℃。電鍍鎳相應值為12.3～13.6μm/m/℃，化學鍍鎳的熱導率比電鍍鎳低，在4.396～5.652W/(m ?K)范圍。
磷或硼含量對鍍層密度的影響
6 內應力
化學鍍鎳層的內應力表現形式有拉應力和壓應力兩種，按其產生的原因可分為外因內應力和內因內應力。
（1）外因內應力的產生原因主要是化學鍍鎳鍍層與基體材料的熱膨脹系數不同所引起的、熱膨脹系數大的一方產生壓應力，而膨脹系極小的一方產生拉應力。
（2）內因內應力是在鍍覆過程中產生的。通常最初沉積上的化學鍍鎳層不是連續的原子層，而貝島狀的分散粒子。粒子的形成、而后的連接以及后來的擴散很可能就是鍍層增厚的方式。當這些粒子在其間填充上新的粒子之前被表面應力拉到一起時，形成了拉應力。
（3）影響內應力大小的因素主要有基體的熱膨脹系數、鍍層磷含量及熱處理工藝。
鍍層含磷與內應力的關系
7 硬度
（1）化學鍍鎳層的硬度一般在HV300～600，最高可達到HV700以上，而電鍍鎳的硬度僅為HV160～180，高的也只有HV200。而且化學鍍鎳層經過一定的熱處理之后，其硬度還可提高。
（2）為提高硬度，恰當的熱處理規范是：熱處理溫度380～400℃，處理時間是1h；采用這種溫度處理最好有保護氣體或使用真空爐，以防鍍層變色。
鍍層硬度與熱處理溫度的關系
（3）化學鍍鎳層的硬度還與含磷量有關，在一定范圍內隨含轔增加而硬度提離。
（4）化學鍍鎳層經熱處理后硬度的提高與Ni3P相析出的數量和彌散度成正比。但是當含磷質量分數超過11%、熱處理溫度超過400℃時，Ni3P相開始明顯地集中，減少了它在鍍層中的彌散度，反而會降低鍍層的硬度。
8 塑性
化學鍍鎳層塑性較差，其原因被認為是化學鍍鎳層的微晶結構或非晶態結構，這些結構能抵抗塑性形變。
9 釬焊性
化學鍍鎳層擁有良好的釬焊性能，如在鋁合金制品上鍍7～8μm鎳磷鍍層就可以改著釬焊性能，使鋁散熱件與硅晶體管連接良好。
10 耐磨性
具有高的耐磨性是化學鍍鎳層的又一重要性質，這一性質與鍍層的硬度、塑性以及磨擦系數有關。
11 耐蝕性
（1）化學鍍鎳層本身具有優秀的耐化學腐蝕性、耐氣體腐蝕性和耐色變性。
（2）影響化學鍍鎳層耐蝕性的因素可以說都是通過影響鍍層孔隙率和電位差而產生作用的。這些影響因素主要有：基體的成分與結構、化學鍍保層的成分與結構、腐蝕介質和腐蝕條件、鍍前處理與鍍后處理等。
（3）孔隙率與防護性能的關系：
①在許多以水為主介質中，化學鍍鎳層的電位高于基體金屬，屬于陰極鍍層，因此鍍層的腐蝕實際上是點腐蝕，這與鍍層的孔隙率密切相關。化學鍍層的孔隙率在很大程度上決定了鍍層與基底構成的結合體的耐蝕性。就化學鍍層而言，其孔隙比相同厚度的電鍍鎳層低得多。
鍍層厚度與孔隙率的關系
②化學鍍鎳層的孔隙率是受鍍層的厚度、鍍液的組成、鍍件表面的粗糙度、鍍液的清潔度、熱處理條件等幾個因素影響的。
12 電磁性
12.1 電導率
（1）化學鍍鎳層的電導率：14.7×105～22.2×105 S/m；電鍍鎳層的電導率：13.7×106 S/m。
（2）熱處理可提高化學鍍鎳層的導電性，當處理溫度在580～600℃之問時，化學鍍鎳層的導電性可達到最好程度。
12.2 接觸電阻
含磷質量分數為10%的鍍層其接觸電阻約為30Ωm，含硼質量分數為7%的鍍層其接觸電阻為15Ωm。
12.3 磁性質
化學鍍Ni-P合金的磁性能決定于磷含量和熱處理。P≥8%(wt)的非晶態鍍層是非磁性的，含5%～6%P的鍍層有很弱的鐵磁性，只有P≤3%(wt)的鍍層才具有鐵磁性，但磁性仍比電鍍鎳小。熱處理可提高其磁性。
