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(fù)合鍍層，該方法成本高、工藝復(fù)雜、抗鹽霧性能一般。文章從提高鍍鎳層致密度方面進(jìn)行研究，通過(guò)提高鍍鎳層厚度、采用多層鎳結(jié)構(gòu)、對(duì)鍍鎳層進(jìn)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(guān)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(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

作為器件保護(hù)體的封裝外殼，其主要功能之一就是防護(hù)性能。隨著航天設(shè)備及武器裝備長(zhǎng)期可靠性要求的提高，對(duì)封裝外殼的防護(hù)性能的要求也越來(lái)越高。

封裝外殼的防護(hù)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(shí)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(yán)格限制，一些常用的防護(hù)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(chǎn)，并且其鍍層厚度也有嚴(yán)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(duì)這種鍍層結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍍層防護(hù)性能的研究。

1 機(jī)理分析

封裝外殼表面鍍層一般采用鍍鎳后鍍金的鍍層結(jié)構(gòu)，鍍層防護(hù)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(guān)。本文主要從這三個(gè)方面進(jìn)行研究工作，以期達(dá)到提高封裝外殼抗鹽霧性能的目的。

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)1：鍍鎳層厚度與孔隙率試驗(yàn)

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(jìn)行孔隙率試驗(yàn)，對(duì)比鎳層厚度的影響。

試劑與設(shè)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(jiàn)表1。

第二，孔隙率試驗(yàn)采用GB5935規(guī)定的貼濾紙法，試液成分見(jiàn)表2：

2.2 試驗(yàn)2：多層鎳試驗(yàn)

方案：

取某類型外殼，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4只，共8只，進(jìn)行如下

實(shí)驗(yàn)：

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(guò)進(jìn)行24h鹽霧試驗(yàn)驗(yàn)證其防護(hù)性能。

試劑與設(shè)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(jiàn)表1。

第二，鍍鎳溶液2：采用上村化學(xué)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(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

2.3 試驗(yàn)3：鍍后熱處理試驗(yàn)

方案：

取10*20*1mm的4J42合金片材，每種1片，共7片，分別進(jìn)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(shí)驗(yàn)，進(jìn)行孔隙率試驗(yàn)和24h鹽霧試驗(yàn)，研究鍍后處理對(duì)鍍層防護(hù)性能的影響。

試劑與設(shè)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(jiàn)表1。

第二，孔隙率試驗(yàn)采用GB5935規(guī)定的貼濾紙法，試液成分見(jiàn)表2。

第三，24h鹽霧：中心實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

3 結(jié)果與討論

3.1 鍍層厚度對(duì)孔隙率的影響

鍍鎳層厚度試驗(yàn)樣品4個(gè)，樣品鍍層厚度數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，樣品孔隙率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(duì)于普通鍍鎳層來(lái)說(shuō)，厚度25μm以上方可達(dá)到基本無(wú)孔。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)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(biāo)準(zhǔn)要求?？赏浦?，要基本滿足鍍層防護(hù)性要求，鍍鎳層厚度至少應(yīng)在3μm以上。

3.2 多層鎳試驗(yàn)

圖2為普通硫酸鎳與上村鎳掃描電鏡對(duì)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(guò)24h抗鹽霧試驗(yàn)后的對(duì)比。

不同類型的鎳層，其微觀結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度，進(jìn)而可以減少腐蝕點(diǎn)數(shù)量，延緩腐蝕點(diǎn)形成時(shí)間。

從圖4的抗鹽霧試驗(yàn)結(jié)果看，多層鎳樣品相對(duì)單層鎳樣品，其抗鹽霧性能確實(shí)有較大提升。

3.3 鍍后處理試驗(yàn)

樣品鍍鎳后，進(jìn)行6種不同溫度（200℃～800℃）熱處理，加上無(wú)熱處理樣品，同時(shí)進(jìn)行孔隙率試驗(yàn)，結(jié)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(wú)處理樣品有顯著降低。

綜上所述，鍍后處理對(duì)鍍層致密度有顯著影響，綜合孔隙率試驗(yàn)和鹽霧試驗(yàn)結(jié)果，500℃以上的熱處理可有效提高鍍層致密度。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)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(chǔ)上）、采用多層鎳、鍍鎳后進(jìn)行熱處理。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種方法均可以使封裝外殼在鍍層滿足國(guó)標(biāo)要求的同時(shí)，滿足24h抗鹽霧性能要求，可根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際情況采取合適的方法。

本文僅對(duì)這三種方法分別進(jìn)行了試驗(yàn)分析工作，并未將其結(jié)合在一起進(jìn)行試驗(yàn)。從理論上分析，這三種方法的結(jié)合使用可期達(dá)到更好的防護(hù)效果，進(jìn)而能滿足48h抗鹽霧要求。這方面的研究工作正在進(jìn)行中。

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

（責(zé)任編輯：王 波）