车轴是高速列车的关键部件之一,化学镀镍涂层可以有效的改善DZ2车轴钢的耐磨性。本文针对DZ2车轴钢所需耐磨性的不足以及Ni-B化学镀镀液中的污染成分的问题,配置了绿色环保的Ni-B化学镀液,在DZ2车轴钢上镀覆了Ni-B化学镀层。研究了镀液中的各个成分分别对化学镀速、镀层的组织结构及硬度和耐磨性能的影响,并建立了该镀液体系的化学镀镀速经验公式。研究了化学镀层的组织结构,由XRD观察可知所制备的化学镀层均为非晶态,但镀层的晶化程度不一,其主要受各个镀液成分浓度调控:随着氢氧化钠、氯化镍、硼氢化钠浓度的增大,镀层的非晶化程度逐渐增大,随着乙二胺、硫脲浓度的增大,镀层的非晶化程度逐渐减小,随着钨酸钠浓度的增大,镀层的非晶化程度影响不明显但略微下降。在TEM下观察,镀层由纳米微晶分散在非晶Ni基构成。镀层中的B含量在5～9 wt.%之间波动,属于中高硼镀层。镀层主要呈柱状结构生长,表面上呈类似花椰菜般的胞状结构。镀层的柱状结构和表面胞状结构的尺寸随着镀液中氢氧化钠、硼氢化钠、氯化镍浓度的增大而逐渐增大,并随着镀液中乙二胺、硫脲浓度的增大而减小,当镀液中乙二胺和硫脲的浓度过低时,镀层会由于生长速度过快而形成十分疏松多孔的结构,并产生分层现象和部分脱落现象。建立了化学镀反应动力学经验公式,公式中的系数直观量化的表明,硼氢化钠、氢氧化钠和氯化镍对本实验镀速为促进作用,乙二胺、钨酸钠和硫脲对本实验镀速为抑制作用;镀液成分对镀速影响程度从大到小顺序依次为氢氧化钠、氯化镍、乙二胺、硫脲、硼氢化钠、钨酸钠;建立的化学镀镀速反应方程式具有较好的准确性和一定的普适性。镀层的硬度与耐磨性呈正相关关系,随着氢氧化钠、氯化镍、硼氢化钠浓度的增大,表面硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增大,随着乙二胺、硫脲浓度的增大,表面硬度逐渐减小,耐磨性能逐渐减小。结合物相组织与镀层表面及截面结构分析、表面显微硬度及耐磨性能分析表明,本实验的最佳工艺参数为氢氧化钠浓度为137.5 g/L、硼氢化钠浓度为4.5 g/L、乙二胺浓度为50 ml/L、钨酸钠浓度为40 g/L、硫脲浓度为3 mg/L、氯化镍浓度为25 g/L,此时的镀层具有良好的表面质量、柱状生长结构、较大的非晶化程度和较快的沉积速率,可将DZ2车轴钢的表面硬度提高一倍,耐磨性能提升90%以上。