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3. 2. 1 化學(xué)鍍Ni-P 合金及其三( 多) 元合金代硬鉻鍍層
化學(xué)鍍Ni-P 合金鍍層結(jié)晶細(xì)致、硬度大、耐磨性和耐蝕性好[29]，含磷1% ～ 4% 的低磷Ni-P 合金鍍層，硬度可達(dá)700HV，經(jīng)熱處理硬度可增至1100 ～ 1200HV，且鍍液的分散能力非常好，所以Ni-P 合金鍍層是理想的代硬鉻鍍層。但與電鍍硬鉻相比，化學(xué)鍍Ni-P 合金的工藝要求嚴(yán)格，成本高，從很大程度上阻礙了化學(xué)鍍Ni-P 合金鍍層作為代硬鉻鍍層的使用。
化學(xué)鍍Ni-P-B 合金鍍層的鍍液[30]可在化學(xué)鍍Ni-P 合金鍍液中加入硼氫化物來(lái)得到。Ni-P-B 合金鍍層硬度高、耐磨性好，也可在特定條件下作為代硬鉻鍍層使用，但化學(xué)鍍Ni-P-B 合金同樣工藝要求嚴(yán)格，而且因?yàn)榕饸浠飪r(jià)格較高，使得鍍層制備的成本也比較高。
Ni-Co-P 合金鍍層硬度高、耐磨性和耐蝕性好[31]、矯頑力較高、剩磁較小、電磁轉(zhuǎn)換特性優(yōu)良，在高密度磁盤(pán)上有廣泛的應(yīng)用[32]。化學(xué)鍍Ni-Co-P 三元合金中，P 含量的影響受Co 含量的影響較大，當(dāng)鍍層中P 的含量高于5. 5%時(shí)可得到非晶態(tài)的Ni-Co-P 三元合金鍍層。化學(xué)鍍Ni-Co-P 三元合金鍍液分散能力非常好，在形狀復(fù)雜的基體上依然可以得到厚度和磁性均勻的合金鍍層，且能耗低、操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但美中不足的是，化學(xué)鍍Ni-Co-P 合金的沉積速度較慢，操作環(huán)境差。
另外，還有化學(xué)鍍Ni-Co-W-P 等合金鍍層，鍍液的分散能力都比較好，得到鍍層的硬度大都比較高，且經(jīng)高溫處理，鍍層的硬度還會(huì)有很大程度的提高，耐蝕性和耐磨性好，是理想的代硬鉻鍍層，但因?yàn)榛瘜W(xué)鍍Ni-Co-W-P 等合金的工藝要求普遍比較嚴(yán)格、成本高，使其推廣應(yīng)用受到極大限制。
3. 2. 2 化學(xué)鍍Ni-B 合金代硬鉻鍍層
化學(xué)鍍Ni-B 合金鍍層[33， 34]的含硼量一般為1% ～ 8%，一般采用硼氫化物作為硼源，鍍層硬度高、耐磨性、耐蝕性及電性能好。隨著鍍液成分和沉積條件的變化，鍍液中鎳和硼的相對(duì)沉積速度發(fā)生變化，導(dǎo)致鍍層成分變化，鍍層的結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，當(dāng)鎳的相對(duì)沉積速度較快時(shí)，形成的鍍層為非晶-晶態(tài)混合結(jié)構(gòu)，當(dāng)鎳的相對(duì)沉積速度較慢時(shí)，則形成完全的非晶結(jié)構(gòu)。鍍層在高溫?zé)崽幚砗筠D(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，硬度可達(dá)1200HV 以上，是一種良好的代硬鉻鍍層。但因?yàn)榕饸浠锏膬r(jià)格高，使得到的鍍層成本較高，且因?yàn)殄円簩?duì)雜質(zhì)的敏感程度比較高，使得鍍液維護(hù)比較困難，所以目前化學(xué)鍍Ni-B 合金鍍層的應(yīng)用還相對(duì)較少。
4· 復(fù)合鍍代鉻鍍層
通過(guò)復(fù)合鍍得到的代鉻鍍層，既有防護(hù)-裝飾性代鉻鍍層，又有代硬鉻鍍層。復(fù)合鍍代鉻鍍層大多是指通過(guò)在合金鍍液( 如Ni-Co、Ni-W、Ni-P、Ni-B 等) 中加入適量硬質(zhì)顆粒，使硬質(zhì)顆粒夾雜在鍍層中所得到的高硬度、高耐磨性的復(fù)合鍍層。在鍍液中加入的硬質(zhì)顆粒主要有硬度較高的金剛石、碳化硅、氧化鋁和碳化硼等。合金復(fù)合鍍層的硬度一般比單金屬?gòu)?fù)合鍍層的硬度大、耐磨性好，所以復(fù)合鍍代鉻鍍層，尤其是復(fù)合鍍代硬鉻鍍層中一般采用合金復(fù)合鍍層。以下重點(diǎn)介紹合金復(fù)合鍍代硬鉻鍍層。
4. 1 Ni-Co 合金基復(fù)合鍍層
為提高Ni-Co 合金鍍層的硬度、耐磨性等，可在Ni-Co 合金鍍液中加入納米金剛石粉、Al2O3、SiC、WC、Si3N4等硬質(zhì)顆粒，利用復(fù)合鍍的方式得到性能優(yōu)良的復(fù)合鍍層。
傳統(tǒng)的復(fù)合鍍中加入的硬質(zhì)顆粒粒徑一般為微米級(jí)，但為使鍍層得到更好的性能足以取代鉻鍍層，需要在鍍液中加入的硬質(zhì)顆粒一般為納米級(jí)。例如，王立平等[35]采用復(fù)合鍍的方法制備Ni-Co /納米金剛石鍍層，即在Ni-Co 合金的基液中加入適量的納米金剛石顆粒，進(jìn)行復(fù)合鍍，得到的Ni-Co /納米金剛石復(fù)合鍍層的硬度較Ni-Co 合金鍍層顯著提高，具有高硬度的納米金剛石微粒在基質(zhì)Ni-Co 合金中分布均勻，起到了很好的支撐強(qiáng)化作用，同時(shí)提高了鍍層抗塑性流變的能力，使得鍍層的抗滑動(dòng)磨損能力顯著增強(qiáng)。在優(yōu)化工藝條件下得到的Ni-Co /納米金剛石復(fù)合鍍層在相同條件下的磨損體積僅為Ni-Co合金鍍層的1 /3。
李寧等[36]制得的Ni-Co /納米Al2O3復(fù)合鍍層具有硬度高、高溫耐磨性好、抗高溫氧化能力強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。Ni-Co 合金的共沉積為異常共沉積，而Ni-Co /納米Al2O3復(fù)合鍍層由于納米Al2O3顆粒的介入，Ni2 + 在Al2O3粒子表面吸附弱，降低了Ni2 + 電沉積反應(yīng)的電流效率，對(duì)鎳的沉積有抑制作用，而Co2 + 在Al2O3粒子表面吸附強(qiáng)，促進(jìn)了Co2 + 的還原，對(duì)Co2 + 的沉積有活化作用，致使Ni-Co 合金異常共沉積的趨勢(shì)更為明顯[37]。另外，納米Al2O3顆粒的晶粒細(xì)化效應(yīng)和彌散強(qiáng)化效應(yīng)使得鍍層的硬度和耐磨性顯著提高[38]。
朱龍章等[39]沉積得到的Ni-Co /WC 復(fù)合鍍層硬度大，基質(zhì)金屬與WC 顆粒結(jié)合良好，鍍層的粗糙度大，使得鍍層的真實(shí)表面積顯著增大。Shi 等[40]沉積得到的Ni-Co /Si3N4復(fù)合鍍層的顯微硬度高、耐磨性好，同時(shí)，由于Si3N4顆粒的彌散強(qiáng)化效應(yīng)使得復(fù)合鍍層晶粒細(xì)化，表面的摩擦系數(shù)低，從而增加了鍍層的耐磨性。
4. 2 Ni-W、Ni-P、Ni-B 基復(fù)合鍍層
王晉春等[41]在Ni-W 合金鍍液中加入適量的納米SiC 顆粒，控制合適的工藝條件，在攪拌條件下電鍍得到了Ni-W/納米SiC 復(fù)合鍍層。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾娏髅芏瓤梢缘玫接捕雀摺⒈砻媪己谩㈠儗又旅芮壹{米SiC 顆粒分布均勻的復(fù)合鍍層。Ni-W/納米SiC 復(fù)合鍍層的硬度明顯高于Ni-W 合金鍍層[42]。
郭忠誠(chéng)等[43]在化學(xué)鍍Ni-P 合金鍍液中加入納米SiC 顆粒，機(jī)械攪拌使納米SiC 顆粒充分分散和潤(rùn)濕后，成功制得了Ni-P /納米SiC 復(fù)合鍍層。吳豐等[44]在化學(xué)鍍Ni-B 合金鍍液中加入化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、硬度和熔點(diǎn)高的α-Al2O3顆粒作為分散相，成功得到了Ni-B /Al2O3復(fù)合鍍層。以上得到的Ni-P /納米SiC 鍍層和Ni-B /Al2O3復(fù)合鍍層的性能分別明顯優(yōu)于Ni-P 和Ni-B 合金鍍層，復(fù)合鍍層的硬度更高、耐蝕性和耐磨性更好。
但總的來(lái)講，復(fù)合鍍代鉻鍍層的鍍層光亮性、致密性及平整性較差，復(fù)合鍍代鉻鍍液的穩(wěn)定性差，操作和維護(hù)難度大，使其在應(yīng)用上受到極大限制。
5· 展望
經(jīng)過(guò)科研人員的不懈努力，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出多種代鉻鍍層，并在實(shí)踐中得到了較好的應(yīng)用，尤其是防護(hù)-裝飾性代鉻鍍層已在生產(chǎn)和生活用品，如手表、汽車零部件及電鑄模具等中得到廣泛應(yīng)用。一些代硬鉻鍍層，例如，電鍍Ni-Co-B 鍍層，雖然鍍液成本較高，但鍍層性能優(yōu)良，在實(shí)際的生產(chǎn)中也已有較好的應(yīng)用; 另外復(fù)合鍍Ni-Co /納米Al2O3復(fù)合鍍層在對(duì)鍍層的外觀要求不高的一些零件電鍍中也有一定程度的應(yīng)用。目前雖有不少新型環(huán)保的代硬鉻鍍層被研發(fā)出來(lái)，但因?yàn)槠溆捕取⒛湍バ曰蚬饬列缘确矫娴南拗疲€不能從根本上取代硬鉻鍍層，六價(jià)鉻鍍層在很多領(lǐng)域仍在被使用。六價(jià)鉻的污染依然威脅著人類的健康和環(huán)境的安全，要從根本上消除六價(jià)鉻的污染，還需要科研工作者開(kāi)展更深入的代鉻鍍層研發(fā)工作，開(kāi)發(fā)更多更好的成本低、外觀好、硬度高、耐磨性和耐蝕性等各方面性能都較好的綠色代鉻鍍層。
目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)的大環(huán)境都在從很大程度上限制著六價(jià)鉻鍍層的生產(chǎn)和使用，國(guó)家和政府也在不斷的增大對(duì)代鉻鍍層研發(fā)的投入并積極鼓勵(lì)電鍍企業(yè)使用代鉻鍍層，這都為代鉻鍍層的研發(fā)和應(yīng)用提供了良好的環(huán)境，廣大科研工作者也必將會(huì)研發(fā)出更多更好的代鉻鍍層，并從根本上取代六價(jià)鉻鍍層。
