作為成熟的表面處理技術之一，化學鎳廣泛地應用在各種產業領域中，滿足了工件表面對於硬度、耐蝕度、平整性、抗磨耗與可焊性方面的需求。而複合鍍的發展更是讓鎳磷合金鍍層發揮多元的應用；例如鐵氟龍(PTFE)化學鎳複合鍍，給予工件比傳統化學鎳更優秀的潤滑性與耐磨耗能力。
遠見化工開發優良之鐵氟龍化學鎳，不含PFOS(全氟辛烷磺酸)，藥劑無鉛無鎘符合RoHS規定。鐵氟龍顆粒均勻分佈在平整的鎳磷鍍層中，賦予工件良好的潤滑性與耐磨耗能力，非常適合需要固態自潤滑能力之軸承、幫浦組件與套管等。
在眾多的表面處理技術當中，化學鎳 (Electroless Nickel, 無電解電鍍鎳)提供了十分均勻的平整鍍層，以及優異的抗腐蝕與耐磨耗表現，在工業、電子、航太、車用領域中扮演了重要的角色。而化學鎳複合鍍(Composite Deposition)的出現，更是發揮了傳統化鍍鎳磷合金以外的特性；其中最廣為使用的技術之一的就是鐵氟龍(PTFE)化學鎳複合鍍(以下簡稱鐵氟龍化鎳)，不但保有化學鎳鍍層本身良好的耐磨耗能力，更有著傳統化學鎳無法達到的潤滑性能。例如在需要自潤滑表面的軸承或是模具之情形下，提供低摩擦係數的表面並保護基材，大大拓展了化學鎳的應用。
鐵氟龍化鎳的潤滑性質
圖一、(左)以50倍金相顯微鏡觀察鐵氟龍化鎳鍍層表面，可看到深色的鐵氟龍顆粒均勻分布在鎳磷合金內；(右)因此與傳統化學鎳相比，鐵氟龍化鎳呈現截然不同的鍍層外觀。
將活化充分的工件浸入鐵氟龍化鎳槽時，槽液內活化的鐵氟龍與鎳和磷共沉積在工件上形成複合鍍層。從圖一左顯示的鍍層表面形貌，可以觀察到深色的鐵氟龍顆粒均勻分布在鎳磷合金內，這些顆粒為鍍面提供了良好的潤滑性。根據文獻所述[1][2]，鐵氟龍化鎳表面的磨擦係數明顯比傳統中磷化鎳低，並且鍍層磨耗速率也比較慢。由於鐵氟龍的共沉積改變了鍍層表面性質，鐵氟龍化鎳有著與傳統化鎳截然不同的外觀，如圖一右方所示。然而鐵氟龍是較為柔軟的材料，這將使複合鍍層的硬度與一般中磷化鎳相比明顯偏低。但在經過熱處理後，鐵氟龍化鎳硬度可顯著改善，並且保有較低的磨耗速率，提供理想的自潤滑性。
圖二、熱處理前後、化學鎳與鐵氟龍複合鍍的磨擦係數與磨耗速率變化[2]。
鐵氟龍化鎳槽液操作要點
鐵氟龍化鎳建浴時，除了提供鎳離子的A劑與提供還原劑的B劑以外，還需要添加鐵氟龍懸浮液。因此槽液外觀並非一般化學鎳那樣的清澈，而是液面帶有泡沫且液體混濁。操作鐵氟龍化鎳需要注意很多細節，根據既有的研究指出，鐵氟龍化鎳鍍率隨著槽液內鐵氟龍含量的增加而減慢[1]，當槽液鍍率過快時，鐵氟龍將無法共沉積在鎳磷鍍層中，因此遠見化工建議操作者保持低鍍率使鐵氟龍均勻分布於鎳磷合金層內。此外，建浴操作一段時間後，槽壁底端或是液面會出現聚結的鐵氟龍固體，這些鐵氟龍已經失效且無法再分散並溶入槽液。必須使用適當的濾袋過濾並分離這些鐵氟龍，使槽液內部具活性的鐵氟龍不受影響。
圖三、鐵氟龍化學鎳槽液外觀。
正因為鐵氟龍一旦團聚後將無法再活化，如何避免浪費過多的鐵氟龍便是操作的要點之一。像槽體材質、槽壁潔淨度跟粗糙度、槽液循環速率、幫浦與加熱器的形式與運作，這些都會直接影響鐵氟龍在槽液的分散狀況。此外，槽液工作後的保養與電鍍油墨的選用，這些也直接影響到鐵氟龍化鎳槽液壽命。另一方面，除了槽液狀況以外，施鍍的操作技術也與鍍層表面的外觀表現息息相關。例如工件上掛的方式、掛具擺盪的狀況、還有前後處理與水洗的特殊方式；要鍍出均勻的鐵氟龍化鎳，都得注意這些重要的關鍵。
槽液與鍍層中鐵氟龍含量的分析
除了分析pH值跟鎳離子、還原劑的滴定以外，鐵氟龍化學鎳槽液還需要定時分析並補充鐵氟龍，避免共沉積的鐵氟龍含量過低。一般的分析方法是將剛建浴好的新鮮槽液樣品還有需要分析的槽液樣品置放於離心機內，離心三十分鐘將兩組樣品的鐵氟龍與槽液分離，移除澄清槽液後，烘乾沉澱部分並秤重，即可得到建浴時與待分析槽液中鐵氟龍含量與差異，作為補充鐵氟龍之基準。
而在絕大部分的狀況下，鍍層中鐵氟龍的含量多寡決定了表面處理後的自潤滑性能，通常以體積百分比(% v/v)來表示鎳磷合金層內的鐵氟龍含量。而如何分析鍍層中鐵氟龍的含量，也是一門學問。最普遍的做法[3]是先用秤重方式得到陪鍍片上化學鎳複合鍍層的總重量，再以化學方式溶解鍍層並提取鐵氟龍，乾燥後秤重得到鐵氟龍重量。再根據鎳磷合金層的重量與密度、鐵氟龍的重量與密度計算出合金層中的鐵氟龍含量(% v/v)，如圖四公式所示。這種分析方法雖然常用，但在溶解到提取並量秤鐵氟龍之間的步驟，需要投入非常高的心力以及非常仔細的手法，一點點量測的誤差就會讓分析結果天差地遠。因此遠見化工根據多年的經驗，為客戶開發了最佳化的分析程序，節省乾燥秤重的時間並有效提升分析準確度。
圖四、複合鍍層中鐵氟龍含量(% v/v)計算式。
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[1]： Process and Properties of Electroless Ni-P-PTFE Composite Coatings, Yating Wu,
[2]： DOI 10.1179/174329405X40902
[3]： Properties of Electroless Nickel/PTFE Deposits with New Wetting Agents, David Cotty.
