[化学镀镍工艺配方及制程管理.docVIP

化学镀镍在石油机械产品的工艺及制程管理 摘 要：化学镀镍磷因其优异性能，被广泛用于石油机械工业。但随着技术要求的不断提高以及用户对镍磷镀层新的要求；表面光洁度达到镀前水准，工作面粗糙度Ra0.4μm；镀层不允许有针孔，每件产品小于0.38毫米的针孔不超过3个；镀层厚70～90μm，单边均匀误差2微米；镀层硬度HRC65～70等等。针对在生产中出现的问题，经多年践行及验证，确定最佳工艺条件，最终达到和满足用户要求。 1 前 言 化学镀镍磷合金具有耐酸、碱、盐，耐磨，镀层均匀等优异性能，特别是在含硫化物和二氧化碳介质中突出的耐蚀性，使得其在石油机械产品中有良好的应用。本文针对在施镀过程中出现的问题和解决的途径进行阐述，期望与从事化学镀镍技术的同仁交流，在提高质量，降低成本，创新、拓宽先进功能产品技术上，互相借鉴和参考。 2 石油机械产品对镀层要求 2.1 石油机械设备大多暴露在氢化物、硫化物、二氧化碳、盐水、海水等恶劣的环境下，并还兼有吸入泥沙引起的磨损和高达280℃高温的浸蚀。因此，设备的腐蚀、磨损十分严重。 2.2 工艺要求镀层厚0.03～0.09mm，单边均匀误差2μm；镀层硬度≥HRC50；有的产品硬度≥HRC65～70；要求耐腐蚀性在中性盐雾（NSS）试验后，满足经120小时达到10级（未出现明显腐蚀缺陷）；还有的要求更苛刻，工作面镀层粗糙度Ra0.4μm，不允许有针孔，每件产品小于0.38毫米的针孔不超过3个；中心孔及其非镀区要进行遮蔽等等，有些用户还签订化学镀镍技术协议，每批产品提供标准试片，随产品同槽镀覆，若未达到规定的性能要求，需方有权索赔。 3 化学镀镍应用及工艺操作 3.1 化学镀镍磷合金镀层规范和试验方法的必威体育精装版指南，是依据国家标准GB/T 13913—2008/ISO 4527:2003，采用自制的中磷酸性化学镀镍液，确定工艺技术参数和流程。 3.2 镀液组成及操作条件： 25g/L NiSO4·6 H2O，30g/LNaH2PO2，15g/L CH3COONa·3H2，DL—苹果酸+甘氨酸+乳酸，45mg/LKI，20mg/LCuSO4·5H2O；PH值4.5～5.0，温度：85～90℃；硫酸镍（吉恩镍业英文包装）、次磷酸钠（湖北兴发出口的）、其他材料均选用食品级，且镀层达到欧盟ROHS标准。 3.3 工艺流程如下： 镀件→有机溶液除油→滴干→化学除油（40g/L Fc-4370H）→热水(≥80℃)→冷水→化学除油（30 g/L Fc-4370H）→热水(≥80℃)→冷水→活化(10～15% HCL)→冷水→中和预热(5%NaOH、80℃纯水)→化学镀镍→冷水→热纯水(≥80℃)→晾干（吹干）→冷却→检验→包装→出厂。 3.3.1 一般45号钢材料和镀层厚度≤0.03mm的工件，如油田套管、泵体和井下工具及供油总管、回油管汇等可按以上工艺操作进行，均得到良好的镀层。 3.3.2 45号钢和20～40GrMo的材料，镀层厚在0.06～0.09 mm的镀件，必须要配制专用的镀液且添加润湿剂和加强前处理，方可达到镀层的要求。 3.3.3 如固井压裂机组配套的十字接头、连杆等直径76～152mm、长度在200～360mm的产品；镀层厚0.05～0.08 mm；1～3吋高压管汇中旋塞，镀层厚0.07～0.09mm，镀后热处理硬度HRC65～70。因此，对镍磷镀层提出了特殊要求。 4 优化镍磷镀工艺的有效途径 4.1 前处理是保证镀层质量的前提。 4.1.1 众所周知，电镀产品质量问题的80%以上都出在前处理工序。镍磷镀前处理则显得更加重要，特别是石油机械产品的镀件，一般选用45号钢，经调质处理HRC27～31，渗碳0.05～0.1 mm。工件形状复杂、多孔和内、外有螺纹及盲孔等；多数零件采用20～40CrMo的合金钢，均经过不同工艺的热处理，为保证镀层与基材的结合，各道工序之间必须彻底清洗，镀件在冲洗槽中停留时间不少于2分钟已成为获取质量良好镀层的重要条件。 4.1.2 按前面叙述的典型前处理工艺外，要注意有些镀件上有残磁，要用消磁机消除材料上的磁性。除油后，要在大于80℃热水中清洗，把粘附的氧化钠（碱液遇到盐酸生成物）除净；在保护非镀面和中心孔时，严禁用裸手操作，以防手脂油的污染；清理好的工件，要妥善存放好、防止第二次污染，待生产用；生产前仍要再次加强清洗，并用80℃以上热纯水，把粘附脏物、油污再次彻底清洗干净；要在配制1:1活化液中，浸蚀1～3分钟，再经冷水洗→热纯水浸后，方可入专用的镀槽，并搅拌、循环镀液，要始终保持镀液的流动性和稳定性。 4.2 做好中心孔保护是需第二次磨削