本方法對321不銹鋼球閥進行預處理后，不經預鍍鎳和誘導體觸發，而直接進行化學鍍鎳2小時,鍍層Ni、P質量分數分別為88.37%和11.63%經過不同溫度回火，鍍層的顯微硬度隨著回火溫度的升高而增大。在350℃ 時達到最大值為1000HV。鍍層與基體的結合力隨鍍層回火溫度的升高呈現先升后降的趨勢。在300℃時達到最大值，為42.3N。Ni-P合金鍍層在10%的鹽酸、硫酸、鹽酸與硫酸的混合酸中的耐蝕性遠高于不銹鋼基體，而經過回火后的鍍層的耐蝕性比未經回火的低。因此，根據對球閥不同的性能要求選擇不同的處理工藝。

1. 除銹(xiu)液的組成及操作

 除(chu)銹(xiu)（活化）的(de)目的(de)就是(shi)除(chu)去氧化膜，使鍍液和基體接觸，讓鍍覆(fu)反應順利進行(xing)。因此(ci)，該(gai)步驟是(shi)鍍覆(fu)成功(gong)與(yu)否的(de)關(guan)鍵。

 除銹液組(zu)成與(yu)操作條件：

 硫酸(suan)  10%  、 時間 5~6 分鐘  、  溫(wen)度   50~60℃

 試件(jian)浸(jin)入(ru)除銹(xiu)(xiu)液中(zhong)后(hou)剛(gang)開始無(wu)任何跡(ji)象(xiang)，大約(yue)2分鐘后(hou)，試件(jian)表(biao)面(mian)有(you)少量氣泡(pao)冒出，表(biao)明有(you)地方氧化膜(mo)已經(jing)被反應(ying)掉。除銹(xiu)(xiu)液已經(jing)和基體接觸了，隨著反應(ying)的進行，氣泡(pao)越來越多，經(jing)過(guo)(guo)5min的除銹(xiu)(xiu)，將試件(jian)取出，先(xian)在冷水中(zhong)激沖，再(zai)用熱(re)的蒸餾(liu)水沖洗(xi)，馬上將試件(jian)浸(jin)入(ru)鍍液中(zhong)，可以看到試件(jian)與(yu)鍍液劇烈反應(ying)，經(jing)過(guo)(guo)2小時的鍍覆，試件(jian)表(biao)面(mian)光(guang)亮呈現銀白(bai)色，鍍覆效果(guo)較好。

2. 化學鍍高(gao)磷Ni-P鍍液組成及工藝條件(jian)

硫酸鎳（NiSO₄·7H₂O)  25g/L  、 穩定劑   少量  、 pH    4.6   、溫度   90℃ 

次磷酸鈉（NaH₂PO₂·H₂O)  20g/L  、檸檬酸三鈉（Na₃C₆H₅O₇)  10g/L  

乙酸鈉（NaCH₃COO)   10g/L  、 乳酸（C₃H₆O₃)   25g/L  、鍍覆時間   2小時

3. 鍍層形貌與組成

 a. 表面形貌

 用XJL-02光學顯微鏡（江南光學儀器廠生產）觀察表面(mian)形(xing)貌，呈光亮的銀白(bai)色，基體表面(mian)分布著(zhu)胞狀結構，從截面(mian)圖(tu)看沉積(ji)層厚度(du)大(da)約(yue)有(you)20μm.

  b. 鍍層組(zu)成

  采用JEOL JXA-840A電子(zi)探針(zhen)分(fen)析儀（日本(ben)電子(zi)株式(shi)會社研制）測得鍍(du)(du)層中鎳與磷(lin)的原子(zi)分(fen)數各(ge)為P10.96%,Ni 89.04%。磷(lin)含(han)量(liang)在11%~12%之間，表明該(gai)鍍(du)(du)層屬于高磷(lin)含(han)量(liang)鍍(du)(du)層。

4. 鍍層(ceng)硬度及高磷-鎳合金(jin)硬度隨溫度的升(sheng)高而增大(da)的機(ji)理

 不銹(xiu)鋼基體、未經回(hui)火的鍍層以及在(zai)各(ge)種溫度(du)條件下經回(hui)火處理(li)后的鍍層顯微(wei)硬度(du)測定結果見表4-34。試樣在(zai)HV-1000型臥式(shi)顯微(wei)硬度(du)計(ji)（上海材料試驗機械生產）上每次(ci)測3點。

 由表4-34可見，鍍層的硬度較基體從397HV升高到520HV(第1組），鍍層經過熱處理回火后，硬度進一步提高，在300~350℃的間隔的硬度上升最快。原因是鍍層發生了品態轉變，熱處理使鍍層與基體金屬元素發生相互擴散，從而提高鍍層硬度，且能使鍍層經歷如下變化：非品態－晶態－晶粒聚集長大。磷原子的擴散聚集使磷原子聚集到鎳的特定晶面上，迫使其適應鎳的結構，形成共格關系，使其局部應力場引起嚴重畸變，故加快了硬度增加的趨勢；當磷原子聚集到足夠數量，滿足鎳磷原子數之比為3:1的關系時，析出金屬間化合物，與固溶體具有共格關系，引起共格沉淀硬化作用，所以此時硬度增加很多；非晶態Ni-P合金加熱到一定溫度形成的原子集團，逐漸發展成結晶核心，起到一定的強化作用，故硬度增加；晶化反應后，晶化相發生畸變，增加了鍍層的塑變抗力，硬度提高；當有Ni₃P生成時，鍍層被強化，Ni₃P聚集粗化。由此可見，鎳磷鍍層發生了典型的沉淀強化過程；而非晶態Ni₃P體積分數大于Ni,成為基體，產生分散強化作用，所以高溫熱處理后具有較高的硬度。可以說鎳磷鍍層的晶化越完全，鍍層的硬度越高，而隨著溫度的升高，鍍層的晶化程度在不斷提高，所以鍍層硬度隨溫度的升高而增大，要求高耐磨性高硬度的鍍層可選擇對鍍層進行350℃回火處理。

5. 鍍層結合力實驗(yan)

 試(shi)(shi)件根據回火溫度的(de)(de)不同(tong)在(zai)WS-2002劃痕機上測試(shi)(shi)試(shi)(shi)件的(de)(de)結合力，實驗結果見表4-35不同(tong)狀態下鍍(du)層的(de)(de)結合力。

 從(cong)表4-35中可(ke)見，在300℃以前，鍍層結(jie)合(he)力隨(sui)著回(hui)火溫度(du)的上升(sheng)而(er)提高(gao)，300℃時鍍層的結(jie)合(he)力達到最高(gao)值，之后，回(hui)火溫度(du)再升(sheng)高(gao)后，結(jie)合(he)力反(fan)而(er)下降。

 因此，回火溫度(du)最對不要通過300℃一般地(di)說，鍍(du)層(ceng)與基體的結合(he)力是判斷鍍(du)層(ceng)性(xing)能好壞的重要依(yi)據。

6. 鍍層耐蝕性

a. 未經回火(huo)的鍍層(ceng)腐(fu)蝕速率測(ce)定

  試樣先(xian)算出其(qi)表面(mian)積，然后(hou)用分析(xi)天(tian)平測(ce)出試樣在腐(fu)蝕(shi)前后(hou)的質量，經(jing)過240h的靜態腐(fu)蝕(shi)（腐(fu)蝕(shi)液每2天(tian)更新一(yi)次(ci)），根據試樣表面(mian)積及失重求出腐(fu)蝕(shi)速率。

b. 試樣腐蝕(shi)速(su)率的測定見表4-36 

  從(cong)表4-36可見(jian)，鎳(nie)磷化學鍍層(ceng)的腐蝕速率(lv)在(zai)10%鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)溶(rong)(rong)液、10%硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)溶(rong)(rong)液和硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)與(yu)鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)混合(he)溶(rong)(rong)液都有(you)二十多倍的差(cha)距。只(zhi)有(you)在(zai)乙酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)才(cai)相近。Ni-P 鍍層(ceng)為非(fei)(fei)晶態合(he)金(jin)鍍層(ceng)，從(cong)理論上講，由于非(fei)(fei)晶態合(he)金(jin)鍍層(ceng)組織結構均勻，無偏析、夾雜物和第二相，原(yuan)子間呈現(xian)短程有(you)序(xu)結構，沒(mei)有(you)晶界、位錯以及與(yu)晶態有(you)關的其(qi)他缺陷，是(shi)多種元素的固溶(rong)(rong)體，具(ju)有(you)較好的化學和電(dian)化學均勻性，因此其(qi)，耐(nai)腐蝕性高。

c. 表4-37為不同(tong)回火溫度下(xia)鍍層的腐蝕(shi)速率

  從表4-37可(ke)見，隨著(zhu)回火(huo)溫度的(de)(de)上升(sheng)，鍍(du)(du)(du)層(ceng)的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性呈(cheng)下降的(de)(de)趨(qu)勢。剛開始下降不大，在300~350℃回火(huo)溫度內，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率上升(sheng)很快，鍍(du)(du)(du)層(ceng)回火(huo)發(fa)生晶化的(de)(de)完成(cheng)，晶態結構相關的(de)(de)缺(que)陷(xian)急劇增(zeng)加(jia)，從而加(jia)大腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾向。因此，要(yao)求(qiu)高耐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)鍍(du)(du)(du)層(ceng)可(ke)選擇鍍(du)(du)(du)態鍍(du)(du)(du)層(ceng)，耐蝕(shi)(shi)(shi)性最好。如果既要(yao)求(qiu)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)又(you)要(yao)求(qiu)高耐磨、高硬度的(de)(de)條件，可(ke)選擇較(jiao)低的(de)(de)回火(huo)溫度處理，以達到鍍(du)(du)(du)層(ceng)耐磨性、硬度與耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)良好配合。