鍍鎳：製程基礎、應用及比較

鍍鎳特徵影像

鍍鎳是一種電化學工藝，它將一層鎳沉積在銅、鋅、鋼或其他合適的基材上。它通常可以改善基材的外觀和性能。 

鍍鎳製程對於汽車、航空航太和電子等關鍵產業的工程師來說是一種極具價值的解決方案。它無需更換基材即可提升外觀和性能，從而顯著降低成本，因為基材無需昂貴。 

由專業服務商進行鍍鎳處理，可使產品具有優異的耐磨性和耐腐蝕性。此外，鍍鎳還能使產品符合市場外觀要求，而且成本比純鎳更低。 

本指南介紹了鍍鎳製程的基本原理、使用的設備、服務業以及與替代技術的比較。 

 

什麼是鍍鎳？

鍍鎳

鍍鎳是一種電鍍工藝，即將鎳沉積在其他金屬表面。這種兼具工程和裝飾功能的製程通常應用於銅、鋼、鋅等賤金屬。經過特殊處理，鍍鎳也可以應用於塑膠、鎂和不銹鋼。 

 

鍍鎳製程的原理是什麼？

鎳電鍍製程首先是基材準備。其他步驟包括活化處理、預電鍍、主電鍍和後處理。  

基板準備 – 基材需進行脫脂、清潔和蝕刻處理以去除氧化物。可能需要進行研磨等機械處理以獲得均勻的表面。 

活化處理 活化處理是指去除沖洗過程中形成的細微氧化膜。其主要功能是增強化學活性。對於銅和鋼基材，通常採用酸洗活化法。 

電鍍前 預電鍍，也稱為閃鍍，旨在防止主電鍍過程中發生腐蝕。閃鍍可形成一層附著力極佳的超薄鍍層。 

主電鍍 這是鍍鎳製程的核心。不同類型的鍍鎳溶液會產生不同類型的鍍鎳層——光亮鍍鎳、半光亮鍍鎳、暗淡鍍鎳、瓦特鍍鎳等等。 

後處理 基材鍍鎳後，需沖洗、鈍化、乾燥及拋光等工序。這些步驟有助於提升鍍層的外觀和性能。 

 

鍍鎳有哪些功能和好處？

鎳鍍層被廣泛用於提升產品的價值和物理性能。 

提升產品價值 ——提升消費品和其他產品的吸引力和外觀 

增強物理性能 它用於增強耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性等性能。 

這些功能具有以下優點：

• 改善外觀
• 優質底漆，便於後續塗漆或塗層
• 導電性和磁性 
• 尺寸均勻性 
• 經濟高效的表面處理

 

鍍鎳零件的工業應用  

鍍鎳零件廣泛應用於汽車、造幣、塑膠、航太和電子產業。下文將詳細介紹這些應用。

汽車業的鍍鎳工藝

汽車業採用鍍鎳工藝，為零件提供所需的耐熱性和耐腐蝕性。這種薄而可靠的鍍層廣泛應用於煞車零件、緊固件和螺栓。 

汽車產業中鍍鎳的具體應用領域包括駐車煞車、汽缸套、乾燥缸和液壓系統。  

硬幣鍍鎳 

鑄幣業通常使用鍍鎳鋼來製造那些光亮美觀的硬幣。這種鍍層能以較低的成本提高硬幣的耐用性。當硬幣不再使用時，鋼和鎳都可以輕鬆回收。 

塑膠製造中的鍍鎳工藝  

ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）塑膠模製品通常鍍鎳以提高電子產品、消費品、汽車零件和水龍頭等零件的耐用性。 

航空航天工業中的鍍鎳工藝  

這種鍍層有助於滿足航空航太領域對厚度均勻、耐腐蝕性優異、耐久性卓越和附著力可靠的嚴格要求。許多航空航太製造商越來越多地採用鍍鎳製程來滿足其性能和安全要求。 

電子工業與鍍鎳

鎳鍍層通常應用於微處理器、連接器和電路。它可以提高耐腐蝕性和可焊性。 

 

鎳電鍍方法的類型

鎳鍍層主要分為電鍍鎳和化學鍍鎳兩大類。如下文所述，這兩類鍍層又包含多種不同的鍍鎳製程。 

電解鎳電鍍

-亮鎳鍍層

-緞面鍍鎳

-黑鎳鍍層

化學鍍鎳

-高磷化學鍍鎳

中磷化學鍍鎳

低磷化學鍍鎳

化學鍍鎳

下表進一步比較了電解鎳和化學鍍鎳製程。 

元件	電解鎳鍍層	化學鍍鎳
塗層機制	基於電流	自催化化學還原
鍍膜均勻度高	依幾何形狀－盲孔處較薄，邊緣處較厚	即使在複雜部件上也保持一致
厚度管理	透過電流密度和電鍍時間進行設定	設定沐浴浸泡時間
硬度	通常不進行熱處理以提高硬度	熱處理適用於
典型應用	鍍鉻底漆，裝飾性塗層	內部孔、盲孔和閥體

 

選擇鍍鎳方法時需要考慮的因素

理想的鍍鎳方法取決於所需的零件外觀和幾何形狀，以及可靠使用的耐腐蝕性要求。 

外觀 

從外觀上看，面向消費者的部件最好鍍亮鎳，以獲得鏡面般的光澤。如果希望零件能夠隱藏指紋和刮痕，則霧面表面是一個不錯的選擇。 

零件幾何形狀

對於帶有盲孔的複雜零件，最好採用化學鍍鎳法，因為它不依賴電流。電鍍的電流密度集中在邊緣，因此容易在複雜零件上形成不均勻的鍍層。 

電鍍複雜部件

抗性要求 

高磷化學鍍鎳零件在腐蝕性環境（包括海洋環境）中表現最佳。低磷牌號的耐腐蝕性可能不如高磷牌號，但硬度較高。 

 

不同金屬的鍍鎳工藝

鋁、黃銅、鋼、銅、鋅和其他工程金屬的鍍鎳製程很常見。 

工程金屬	筆記
鋁合金	首先需要塗抹鋅酸鹽來抵消天然氧化鋁，因為天然氧化鋁會阻礙黏合過程。 鍍鎳鋁 過程
黃銅	首先需要進行銅或鎳打底，以防止鋅污染鍍鎳液。
鋼鐵	酸洗足以使鋼材表面達到鍍鎳需求。
銅	經過清潔、脫脂和預處理後，金屬能很好地鍍上鎳層。
鋅	高品質的黏合需要銅箔打底。

 

鍍鎳設備

鎳電鍍的主要設備包括陽極、陰極、直流電源和電鍍槽。其他設備包括加熱元件、攪拌系統、安全設備和化學浴槽。 

鍍鎳裝置

陽極和陰極 這些接線端子用於傳導電鍍所需的直流電源。鎳陽極提供鎳離子。 

直流電源 這是用於電化學沉積的電流。 

電鍍槽 這是盛放化學浴槽的槽。電鍍時，工件就放在裡面。 

加熱元件 – 這些組件確保該過程在最佳溫度下進行。 

攪拌系統 – 這些系統循環化學溶液，確保鍍鎳層均勻光滑。 

安全設備 – 這些措施可以保護操作人員免受電鍍過程中產生的有害煙霧和化學物質的侵害。  

化學浴 – 這些是含有鎳鹽和硼酸等化學物質的鍍鎳溶液。 

鍍鎳浴

 

鍍鎳製程的主要參數有哪些？  

電鍍過程中有六個主要變數：電流、攪拌、pH值、溫度、鍍層厚度和鍍液成分。 

電流測試棒 – 電流密度應平衡在 2 – 7 A dm-2

攪動 浴液應清澈均勻。 

PH值 – pH 值應在規定的範圍內 – 3.5 – 4.5。 

溫度因素 – 大多數浴池的建議溫度為 40-60°C，這是基於奧利佛·P·瓦茨教授於 1916 年提出的「瓦茨公式」。2]

塗層厚度 這取決於應用的嚴苛程度。塗層厚度依功能可分為以下幾類：

• 裝飾鎳 – 一種光亮的飾面，可用作底漆或單獨塗刷於奢侈品和衛浴設備。
• 防腐蝕保護 鍍層形成厚度均勻的堅固鈍化氧化層，可提供防腐蝕保護。 
• 工程/耐磨塗層（5 µm 至 125 µm 或更大） – 一種耐腐蝕、耐磨損且具有尺寸恢復能力的塗層。2]

沐浴液成分 – 鎳礦床的沉積能力和導電性取決於硼酸（30 – 45 g L-1）、硫酸鎳（240 – 300 g L-1）和氯化鎳（30 – 90 g L-1）的比例。2]  

 

鎳電鍍使用的化學物質種類有哪些？   

鍍鎳製程中使用的主要化學物質包括硫酸鎳、氯化鎳、硼酸和絡合劑。  

 

鎳電鍍與其他金屬表面處理製程的比較

鍍鎳製程常與其他表面處理製程進行比較，例如鍍鉻、鍍鋅、鍍金和陽極氧化。在鍍鎳製程與這些製程之間進行選擇時，需要考慮硬度、腐蝕方式、耐磨性、成本和材料相容性等因素。

鍍鎳與鍍鉻 

雖然鍍鉻成本更高，但它更堅硬、更耐磨。由於六價鉻的特性受到嚴格監管，因此這種表面處理製程的使用也受到更嚴格的監管。 

鍍鉻部件

鍍鎳與鍍鋅 

主要差別在於腐蝕機制。鎳鍍層起到阻隔作用，而鋅鍍層則表現出犧牲陽極腐蝕。鋅鍍層比鎳鍍層便宜。 

鍍鎳與鍍金

鍍金以其卓越的抗氧化性和導電性而聞名。然而，由於其成本高昂，大多數製造商只能將其用於接觸表面。通常，會先鍍一層鎳，以形成屏障並延長鍍金層的使用壽命。 

鍍金接觸針

鍍鎳與陽極處理 

鍍鎳製程用途廣泛，適用於多種黑色金屬和有色金屬。陽極氧化僅適用於鋁和部分有色金屬。鍍鎳的導電性是兩者之間的另一個顯著差異。如果零件需要導電，則應避免使用陽極氧化，因為它不導電。 

黑色陽極氧化鋁

下表總結了這些比較的更多內容。

過程	硬度	機制	耐磨性	相對成本	常用應用
鍍鎳	中到高	障礙	固德	中度	盲孔，精密零件
鍍鉻	本組中最高	障礙	最好	高	工具、引擎零件
鍍鋅	低	犧牲的	差	最低	緊固件，低負載部件
鍍金	最柔軟	障礙	差	最高	電氣連接器、觸點
陽極氧化	因類型而異	基體金屬轉化為氧化層	良好 – 硬質陽極氧化	中度	散熱器、外殼

 

鍍鎳製程面臨的挑戰

除了優點之外，鍍鎳製程也存在一些挑戰，例如對錶面處理要求高、成分保持以及健康和環境問題。 

表面處理 在有殘留物的表面上進行電鍍後，造成的混亂是無法彌補的。 

成分維護 – 成分的濃度和含量會隨時間而變化，因此需要持續進行檢測。 

健康與環境問題 – 煙霧、廢水和硫酸鎳必須按照現行的職業和環境標準進行處理和管理。2]

 

如何保養鍍鎳表面？

鍍鎳零件如果定期清潔並避免使用含氨清潔劑和研磨劑，就能保持其性能和外觀。 

 

鍍鎳品質控制

為了使鍍鎳零件符合規格，四項主要品質檢查是：外觀和光學檢查、耐腐蝕性測試、附著力測試和塗層厚度測量。

質量檢驗	檢查
視覺和光學檢測	表面缺陷
耐腐蝕測試	耐腐蝕性能
附著力測試	機械應力引發的剝落或起屑
厚度測量	沉積物的微米級範圍

鍍鎳 ISO 標準

有多個標準規範了鍍鎳工藝，包括化學鍍鎳的 ISO 4527（或 ASTM B733）、裝飾性電解鍍鎳的 ISO 1456、塑膠鍍鎳的 ISO 4525 以及工程級電解鍍鎳的 ISO 4526。 

 

鍍鎳製程規格指南 

鎳電鍍製程的五個連續步驟是：鍍層類型、基材、層細節、熱處理和表面處理：

步驟 1：選擇鍍鎳類型

• 化學鍍：複雜、精確、耐腐蝕。參考標準為 ISO 4527 或 ASTM B733。 
• 電鍍經濟實惠/大量生產，裝飾性強。參考標準為 ISO 1458
• 在確定鍍鎳類型之前，請確認預算和性能要求。

步驟 2：定義基礎材料

黏合和預處理要求取決於基材。應明確材料類型和確切的合金牌號。 

• 材料類型、合金牌號

步驟 3：定義圖層詳細資料（如適用）

這裡的兩個變數是磷含量（化學鍍）和所需厚度。 

• 磷含量等級－分為低磷（1%至3%）、中磷（5%至9%）及高磷（10%以上）。1)
• 塗層厚度－較薄的塗層主要用於美觀，而較厚的塗層則適用於腐蝕性環境或重磨損環境。各厚度等級的最小厚度如下： 
  • SC1 – 5 微米
  • SC2 – 13 微米
  • SC3 – 25 微米
  • SC4 – 75 µm (1)

步驟 4：指定熱處理工藝 

鎳電鍍熱處理的兩個主要目標是硬化和脫氫。 

硬化 – 這是在電鍍之後進行的，目的是為了大幅提高化學鍍鎳層的硬度。

脫氫 – 熱處理（也稱為烘烤）可最大限度地降低氫脆風險。  

請注意，如果氫脆風險很小且零件不是結構件，則可以忽略熱處理步驟。 

第五步：其他注意事項 

此外，還有另一組需要考慮的因素，即外觀和厚度公差。具體來說，這些因素包括表面處理、齒條接觸點和塗層厚度公差。 

• 表面處理－亮光、半亮光或霧面
• 機架接觸點
• 塗層厚度公差

 

在結論 

鍍鎳是一種有價值的工藝，可以提高電子、汽車、航空航天等各行業的零件的耐磨性、耐腐蝕性和外觀。 

該工藝在這些行業中應用已久，具有成本效益高且適應性強的優點。優秀的電鍍服務商能夠根據您的特定需求調整鍍鎳製程。 

無論你是要提升產品的視覺吸引力、完成緊固件的製造，或是提高精密航太零件的性能，都需要合適的鍍鎳設備、製程和化學成分。 

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常見問題

鍍鎳的成本是多少？

鍍鎳成本取決於零件幾何形狀、零件尺寸、鍍層方法、鍍量和所需的鍍層厚度。化學鍍鎳對鍍液控制的要求更高，因此其成本通常高於電解鍍鎳。 

銅可以接受化學鍍鎳嗎？

是的，銅可以進行化學鍍鎳。這需要適當的活化和表面清潔。 

鎳比鉻貴嗎？

不，鍍鉻比鍍鎳更貴。鍍鉻製程不僅成本更高，而且合規成本也更高。需要注意的是，高磷含量會顯著增加鍍鎳的成本，幾乎達到鍍鉻的水平。 

資源 

[1]https://store.astm.org/b0733-22.html

[2]https://nickelinstitute.org/media/lxxh1zwr/2023-nickelplatinghandbooka5_printablepdf.pdf