封裝外殼鍍層抗鹽霧性能研究

摘要：目前封裝外殼提高抗鹽霧性能的主要方法是采用鎳金復合鍍層，該方法成本高、工藝復雜、抗鹽霧性能一般。文章從提高鍍鎳層致密度方面進行研究，通過提高鍍鎳層厚度、采用多層鎳結構、對鍍鎳層進行鍍后處理三種措施，改善外殼鍍覆工藝和外殼抗鹽霧性能。

關鍵詞：抗鹽霧性能；鍍層致密度；多層鎳；鍍后熱處理；封裝外殼 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN305 文章編號：1009-2374（2016）17-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.028

作為器件保護體的封裝外殼，其主要功能之一就是防護性能。隨著航天設備及武器裝備長期可靠性要求的提高，對封裝外殼的防護性能的要求也越來越高。

封裝外殼的防護性能主要受外殼基體材料和表面鍍覆層影響，其中表面鍍層是主要原因。由于外殼同時必須具備特殊的功能性要求，如焊接和鍵合，因而其表面鍍層種類有嚴格限制，一些常用的防護性鍍層，如鍍鉻層、亮鎳鍍層、中磷鎳鍍層等，均不能用于封裝外殼生產，并且其鍍層厚度也有嚴格限制。

目前最常用的封裝外殼表面鍍層為純鎳+純金鍍層。本文主要針對這種鍍層結構進行鍍層防護性能的研究。

1 機理分析

封裝外殼表面鍍層一般采用鍍鎳后鍍金的鍍層結構，鍍層防護性能（以抗鹽霧性能表征）主要受鍍層（尤其是鍍鎳層）的致密度影響，鍍鎳層致密度又與鍍鎳層厚度、鍍鎳種類、鍍后處理等因素有關。本文主要從這三個方面進行研究工作，以期達到提高封裝外殼抗鹽霧性能的目的。

2 實驗方案

2.1 試驗1：鍍鎳層厚度與孔隙率試驗

方案：

取10*20*1mm的4J42合金片材，每種1片，共4片，按（1±0.2μm）、（2±0.2μm）、（3±0.2μm）、（14±0.2μm），4種不同鎳層厚度樣品制作，然后進行孔隙率試驗，對比鎳層厚度的影響。

試劑與設備：

第一，鍍鎳溶液采用普通硫酸鹽鍍鎳溶液，配方及電鍍參數(shù)見表1。

第二，孔隙率試驗采用GB5935規(guī)定的貼濾紙法，試液成分見表2：

2.2 試驗2：多層鎳試驗

方案：

取某類型外殼，每個實驗4只，共8只，進行如下

實驗：

第一，采用普通硫酸鹽鍍鎳溶液，鍍層厚度2μm

左右。

第二，先采用普通硫酸鹽鍍鎳溶液，鍍層厚度1μm左右，再采用某商品化鍍鎳液續(xù)鍍，鍍層厚度1μm左右，總厚度與1#樣品接近。

第三，通過進行24h鹽霧試驗驗證其防護性能。

試劑與設備：

第一，鍍鎳溶液1：采用普通硫酸鹽鍍鎳溶液，配方及電鍍參數(shù)見表1。

第二，鍍鎳溶液2：采用上村化學THRUNIC-C型高均勻性鍍鎳液。

第三，掃描電子顯微鏡：S-4800。

第四，24h鹽霧：中心實驗室設備。

2.3 試驗3：鍍后熱處理試驗

方案：

取10*20*1mm的4J42合金片材，每種1片，共7片，分別進行鍍后不熱處理、（200℃，10分鐘）熱處理、（300℃，10分鐘）熱處理、（400℃，10分鐘）熱處理、（500℃，10分鐘）熱處理、（600℃，10分鐘）熱處理、（800℃，10分鐘）熱處理7組實驗，進行孔隙率試驗和24h鹽霧試驗，研究鍍后處理對鍍層防護性能的影響。

試劑與設備：

第一，鍍鎳采用普通硫酸鹽鍍鎳溶液，配方及電鍍參數(shù)見表1。

第二，孔隙率試驗采用GB5935規(guī)定的貼濾紙法，試液成分見表2。

第三，24h鹽霧：中心實驗室設備。

3 結果與討論

3.1 鍍層厚度對孔隙率的影響

鍍鎳層厚度試驗樣品4個，樣品鍍層厚度數(shù)據(jù)見表3，樣品孔隙率試驗結果見圖1。

理論上，鍍鎳層厚度越大，鍍層中形成通孔的幾率就越小，即鍍層孔隙率越小。鍍鎳層屬于一種多孔鍍層，一般對于普通鍍鎳層來說，厚度25μm以上方可達到基本無孔。

從實驗結果來看，鍍鎳層厚度越大，孔隙率越低，與理論相符。其中樣品3、4孔隙較少，基本可滿足標準要求。可推知，要基本滿足鍍層防護性要求，鍍鎳層厚度至少應在3μm以上。

3.2 多層鎳試驗

圖2為普通硫酸鎳與上村鎳掃描電鏡對比，圖3為多層鎳剖面照片，圖4為多層鎳樣品與單層鎳樣品通過24h抗鹽霧試驗后的對比。

不同類型的鎳層，其微觀結構不同，從圖2可看出，本文采用的兩種鎳層，其鍍層中孔隙的取向不同，組合使用，可有效減少通孔的數(shù)量，增加腐蝕路徑長度，進而可以減少腐蝕點數(shù)量，延緩腐蝕點形成時間。

從圖4的抗鹽霧試驗結果看，多層鎳樣品相對單層鎳樣品，其抗鹽霧性能確實有較大提升。

3.3 鍍后處理試驗

樣品鍍鎳后，進行6種不同溫度（200℃～800℃）熱處理，加上無熱處理樣品，同時進行孔隙率試驗，結果如圖5所示：

從圖5可看出，400℃熱處理以后，孔隙率逐漸減少，500℃以上熱處理以后孔隙率降低明顯，800℃熱處理樣品孔隙率較無處理樣品有顯著降低。

綜上所述，鍍后處理對鍍層致密度有顯著影響，綜合孔隙率試驗和鹽霧試驗結果，500℃以上的熱處理可有效提高鍍層致密度。

4 結語

本文通過理論分析與試驗驗證，得出了3種提高鍍層抗鹽霧性能的方法：提高鎳層厚度（須建立在鍍層均勻性提高的基礎上）、采用多層鎳、鍍鎳后進行熱處理。在實際應用中，這三種方法均可以使封裝外殼在鍍層滿足國標要求的同時，滿足24h抗鹽霧性能要求，可根據(jù)產品實際情況采取合適的方法。

本文僅對這三種方法分別進行了試驗分析工作，并未將其結合在一起進行試驗。從理論上分析，這三種方法的結合使用可期達到更好的防護效果，進而能滿足48h抗鹽霧要求。這方面的研究工作正在進行中。

參考文獻

[1] 張允誠，等.電鍍手冊（第三版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[2] 中國腐蝕與防護學會.有色金屬的耐腐蝕性及其應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，1995.

[3] 安茂忠，屠振密.鋅-鎳合金鍍層耐蝕性的研究[J].中國腐蝕與防護學報，1989，30（5）.

[4] 王紹明.模擬大氣環(huán)境加速腐蝕試驗的研究[J].裝備環(huán)境工程，2004，2（4）.

作者簡介：張磊（1981-），男，河北石家莊人，中國電子科技集團第十三研究所工程師，碩士，研究方向：電子電鍍。

（責任編輯：王 波）