1前言
镍封闭工艺是为提高防护装饰性镀层的耐蚀性而开发的技术，经光亮镀镍后，零件被置于含一定直径的不溶性非导体微粒的镀镍液中，使镍与微粒共沉积得到复合镍层，此工艺即为封闭(微孔镍)[1-2]。在复合镀镍层表面沉积铬层时，其表面的固体微粒不导电使铬无法沉积于微粒表面，从而形成多孔的微孑L铬层。
从原理可知，镍封工艺的一个最重要指标就是铬镀层的微孔数，这与镀层的耐蚀性息息相关，一般要求微孔密度为50 000～60 000个/CM2。
随纳米技术的发展，纳米微粒的量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使其表现出独特的物理化学性能，国内外学者已开发出含不同纳米颗粒的镍封配方，并对复合镍镀层的电化学性能、耐蚀性能等进行研究。
如F.K.Sautter等研究了Ni-Al203镀层中Al203微粒与镀层间的关系，发现Al203微粒的共析量随槽液中微粒浓度的增大而增大。也有研究表明[10]，当微粒浓度达到最大值后，镀层中的微粒含量不再改变甚至下降。
日本铃木汽车公司在氨基磺酸镍镀液中加入平均粒径为1～8um的SiC粒子，制得Ni-SiC耐磨镀层，并应用于活塞和内燃机的汽缸。
本文研究了分别以自制的NO01和市售的DN-618作添加剂时，镍封工艺参数对镀层微孔密度和耐蚀性的影响。其中，制备添加剂NO01的原材料易得、价格便宜，生产时带出量少。
2实验
2.1基材及工艺流程
以250 mm×15 mm的铁片(FeSi90A11.5)作基体，在中试线上进行电镀，主要工艺流程如下：
除油一清洗一稀酸活化(60 mL/L HCl)-清洗-酸性镀铜(15um) -清洗—镀半光亮镍(15 um)—镀光亮镍(5 um) -镍封—清洗—镀铬(0.3um)一清洗一烘干。
以NO01作镍封添加剂时，NO01、分散剂的含量分别为1.00%(质量分数，下同)和0.05%;以DN-618作镍封添加剂时，DN-618、DN增强剂的含量分别为1.500%和0.075%。
2.2.6 镀铬
2.3性能测试
2. 3.1 微孔密度
根据GB/T12600-2005《金属覆盖层塑料上镍+铬电镀层》中的铜沉积法测微孔密度，对试样表面镀铜，再用金相显微镜测微孔数目。镀铜的具体工艺条件为：CuS04-5H20 200 g/L,H2S04 20 g/L,(20+5)oC,30 A/m2，1～2 min。
2.3.2 镀层厚度
采用武汉材保所生产的2D-B型智能电解测厚仪测量镀层厚度。
2.3.3 铜加速乙酸盐雾试验
采用上海苏盈实验仪器公司的YWX/Q-150 (B)盐雾试验箱，根据GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾》进行铜加速乙酸盐雾试验(CASS)。实验参数为：NaCI 50 g/L，CuCl2-2H20 0.26 g/L，pH=3.0(醋酸调节)。按GB/T 6461-2002《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》评定试样的保护等级。
3结果与讨论
3.1镍封液温度对镀层微孔密度的影响
镍封液温度对镀层微孔密度的影响见图l。
以NO01、DN-618为添加剂时，铬镀层的微孔密度随镀液温度变化的整体趋势相似。随镀液温度增大，铬镀层的微孔密度呈先增后减的趋势;60 aC时，微孔密度均达到最大，NO01、DN-618镍封所得铬镀层的微孔密度分别为1.2×105个/cm2和9.0×l04个/cm2;除45 aC时，铬镀层的微孔密度均满足GB/T 12600-2005《金属覆盖层塑料上的镍+铬电镀层》和GB/T 9797-2005《金属覆盖层镍+铬和铜+镍+铬电镀层》的指标。
若溶液温度过高，添加剂的分解速率过快;若温度过低，镀件易烧焦。因此，一般控制镍封液的温度为50 -60 0C。
3.2镍封液pH对铬镀层微孔密度的影响
镍封液的pH对镀层微孔密度的影响见图2。随镍封液pH升高，铬镀层的微孔密度均逐渐增大;pH相同时，NO01作镍封添加剂所得铬镀层的微孔密度略大于DN-618。另外，pH过高易造成溶液导电性下降，阳极溶解不均匀[11]。因此本工艺控制pH为3.8～4.2。
3.3电流密度对铬镀层微孔密度的影响
镍封的电流密度对铬镀层微孔密度的影响见图3。在相同时间内，2种镍封工艺铬镀层的微孔密度随电流密度的变化趋势相同;随电流密度增大，铬镀层的微孔密度增大。这是因为随电流密度增大，电荷迁移量增大，镍封液内部阴、阳离子向阳极和阴极的迁移速率加快，促进了电解液中固体纳米颗粒在镀层表面的沉积。镍封过程采用强烈的空气搅拌就是为了保证纳米颗粒与工件各个部位都充分接触。对形状简单的零件，一般电流密度为4 A/dm2即可，复杂零件可适当增大电流密度或延长施镀时间。
3.4铬镀层的厚度与微孔密度的关系
图4示出了铬镀层厚度与铬镀层微孔密度的关系。
铬镀层厚度小于0.3 um时，2种镍封工艺所得铬镀层的微孔密度均不能达到国标规定;铬镀层超过一定厚度后，2种镍封工艺所得铬镀层的微孔密度均随铬镀层厚度的增大而减小。这是因为铬镀层超过一定厚度后会再次连成一片，从而降低微孔密度，并降低镀层的抗蚀能力。以NO01为添加剂时，铬镀层的厚度高于0.5 um后，微孔密度开始减小;以DN-618为添加剂时，铬层的厚度高于0.4um时，微孔密度开始减小。
3.5铬镀层的微孔密度与抗蚀能力
以NO01作镍封添加剂时，铬镀层的微孔密度为1.1×l05个/cm2，保护等级为9级时，CASS试验时间达48 h;以DN-618作镍封添加剂时，铬镀层的微孔密度为9.0×l04个/cm2，保护等级为9级时，CASS试验时间为38h。即保护等级相同时，NO01镍封工艺所得铬镀层的耐蚀时间长于DN-618，说明前者的耐蚀性优于后者。因在相同工艺条件下，DN-618作镍封添加剂所得铬镀层的微孔密度高，在腐蚀过程中能极大地分散腐蚀电流，有效地降低腐蚀电流密度，从而使腐蚀速率显著降低[12]。
4结论
(1)与市售的DN-618相比，制备NO01添加剂的原材料易得、价格较便宜，电镀生产时NO01添加剂的带出损失少，补加量少。
(2)以NO01作镍封添加剂时，最佳镍封工艺参数为：镍封液温度50～60 aC，pH= 3.8～4.2，电流密度4 A/dm2，铬镀层厚度0.3~0.5 um。在最佳工艺条件下，所得铬镀层的微孔密度约为1.1×l05个/cm2，保护等级为9级时，铬镀层的耐蚀时间达48 h。
