复合电镀镍层开发于20世纪60年代，目前被广泛用作微孔铬的镍封层。微孔铬具有腐蚀电流分散型耐蚀结构，均匀分布的微孔可将局部的严重腐蚀转变为缓慢的均匀腐蚀，提高镀件的耐蚀性能^[1]。大气暴露试验和人工加速腐蚀试验表明，微孔铬是防护装饰性、经济性等综合效果较好的镀层组合^[2]，可广泛用于飞机、汽车、机械等零件的高耐蚀防护装饰。

由于电镀镍封层受电镀液分散能力的限制，零件不同部位的电流密度和固体微粒分布不均，导致微孔铬的微孔密度分布不均，影响了耐蚀性的提高。电镀镍封液微粒含量高(一般15～25 g/L)，镀镍光亮剂的分解产物易使微粒发生团聚，沉降后黏结在槽底，压缩空气搅拌和循环流动方式很难使之以单分散状态稳定地悬浮于镀液中。而且电镀液中的阳极袋容易使固体微粒发生堵塞，若不使用阳极袋，则阳极泥又会污染镀液。电镀镍封液的过滤和处理设备不配套，也妨碍了镍封工艺的推广应用，镍封/微孔铬工艺是目前急需解决的一个重要课题^[1]。

针对电镀镍封工艺存在的缺陷，文中提出了在化学复合镀镍封层上形成微孔铬的方法^[3]。采用市售纳米SiO₂粉体为原料，研究一种Ni-P/纳米SiO₂化学复合镀镍封工艺，以降低维护难度，稳定镍封层质量，提高微孔铬耐蚀性。化学复合镀液的分散能力接近100%，无明显边缘效应^[4]，即使外形复杂零件也可使微孔密度分布均匀，能有效降低零件的腐蚀电流密度和铬镀层内应力。化学复合镀镍封液所需微粒含量低，可操作性强。

纳米颗粒在镀液及镀层中的均匀分散等关键问题仍未得到圆满解决，尚待进一步研究^[5]。经分散的悬浮液加入镀液后，经过一定时间或在生产使用过程中，又会发生团聚沉降现象。目前国内解决这一问题的方法主要有机械搅拌、循环搅拌、压缩空气搅拌以及在超声波槽中分散^[1]。前3种方法主要是利用剪切力或撞击力，但其强度不足以分散硬团聚体；超声波分散主要是利用其空化作用，虽然分散效果好，但超声波镀槽功率大，成本高，噪音污染危害严重，而且复合镀液在超声场中持续时间太久会导致过热，加速团聚，在槽底形成沉淀，因此超声波槽不适合做复合镀槽。国外设备主要有高压微射流纳米分散仪和高剪切分散乳化均质机，这些设备不耐酸，易使镀液产生泡沫，不适宜化学复合镀镍封生产工艺。

为解决化学复合镀镍封液在使用过程中存在的团聚问题，文中利用超声波的空化作用，研究并试制了一种循环超声分散装置^[6]，通过循环流动镍封镀液实现间歇超声波分散，所需超声波功率低，对分散稳定镀液中的悬浮微粒效果明显，避免了上述设备的缺陷。

1 试验方法 1.1 化学复合镀镍封液的配制

采用纳米SiO₂粉体，含量99.6 %，粒径90 nm，比表面积150 m²/g。化学复合镀镍封液的配制步骤：悬浮液的分散→化学镀镍液的配制→镍封镀液的分散。

1 L悬浮液的分散：粒径为90 nm的SiO₂粉体60 g用水润湿→电动搅拌30 min→高速搅拌60 min→加入分散剂→调pH=5.0→超声波分散30 min→调pH=5.0→磁力搅拌60 min。其中，高速搅拌用B25型高剪切分散乳化均质机；超声波分散用KQ-200VDE型三频数控超声波清洗器，超声波频率为28 kHz，功率为200 W。

化学镀镍液的配制：硫酸镍NiSO₄·6H₂O 25 g/L，次磷酸钠NaH₂PO₂·H₂O 25 g/L，乙酸钠CH₃COONa·3H₂O 25 g/L，乳酸C₃H₆O₃ 12 g/L，添加剂15 mL/L，pH=5.0。

镍封镀液的分散：将悬浮液缓慢加入化学镀镍溶液，每升镍封镀液加入100 mL悬浮液，边加边搅拌，镍封镀液的pH值为5.0。为避免镍封镀液在配制和镀覆过程中出现团聚和沉降，自制了如图 1所示的化学复合镀镍封液循环超声分散装置。在图 1中，左侧的圆桶型PP槽为容积13 L的化学复合镀镍封槽，内装电加热器和压缩空气搅拌管；右侧的超声波槽内装有一套由4支材质为PP，长2 m(Φ 6 mm)的分液管组成的循环管。镀槽和分散设备通过循环泵连接，镍封镀液连续不断地流经循环管，超声波透过循环管壁传递给管中镀液，利用超声波的空化作用，实现对镍封镀液的间歇分散。镀液的循环速度为28次/h，相当于每隔2.1 min超声分散镀液1.5 s，达到间歇分散之目的。

图 1 循环超声分散装置Fig. 1 Dispersion device of the cycle ultrasonic

图选项

除油→ 酸洗→ 活化→碱性无氰电镀铜→电镀光亮镍→化学复合镀镍封→超声波清洗→ 电镀铬→ 烘干→检测。

1.3 表征方法

用日立S-3500N型扫描电子显微镜测试镀层形貌，用INCA ENERGY300型X射线能谱仪测量镀层P的质量分数，用CHI660C型电化学工作站测量镀层腐蚀电位，用Nano-ZS型动态光散射粒径分布仪测试悬浮液和镍封镀液微粒的粒径分布和Zeta电位，用HV-1000型显微硬度计测试镀层硬度，载荷为1.96 N，持续时间为30 s。用重量法测试镍封镀层中SiO₂含量：用浓硝酸溶解钢试片上的镍封镀层，经离心分离、烘干得到二氧化硅的质量。用UV8000A型紫外/可见分光光度计测试镍封镀液吸光度，其测试条件如下：镍封镀液装入50 mL比色管，静置24 h后，取上层5 mm高度处液体测试，以pH为5的化学镀镍液为参比液，镍封镀液纳米二氧化硅特征吸收波长为295 nm。用钯盐法测定镀液稳定性：在恒温至60 ℃的50 mL镀液中，加入100 mg/L的PdCl₂溶液2 mL，记录开始出现黑色雾状混浊所需的时间。镀覆试样材料分别为A3钢和H62号黄铜。

2 结果与讨论 2.1 镍封镀液中复合微粒的分散试验

按1.1方法配制化学复合镀镍封液，分别试验悬浮液分散过程、镍封镀液的循环超声分散和分散剂对镍封镀液中纳米SiO₂分散效果的影响。

制备悬浮液时，采用由电动搅拌、高速搅拌与超声波搅拌相互组合的不同分散过程，通过对比确定效果更好的悬浮液分散过程。3种搅拌方法均根据前期试验结果采用适宜时间，以此强化分散过程的可比性。不同悬浮液分散过程的组合方案见表 1。悬浮液含SiO₂粉体60 g/L和Na₂SiO₃·9H₂O分散剂300 mg/L，加入化学镀镍溶液时，采用压缩空气搅拌1 h。悬浮液的分散过程对化学复合镀镍封液吸光度的影响见图 2。

图 2 悬浮液的分散过程对镍封镀液的影响Fig. 2 Effects of suspension dispersion process on nickel-seal baths

图选项

根据朗伯-比耳定律，悬浮液的吸光度与固体粒子浓度成正比。镍封液的吸光度越大，表明粒子在镀液中的分散稳定性越好。曲线A表明，仅用电动搅拌分散的悬浮液微粒在镍封镀液中沉降最快，吸光度随时间迅速降低。电动搅拌的转速低，产生的剪切力和撞击力小，主要起均化作用，虽然搅拌了24 h，分散效果还是很差。曲线B和C表明，高速搅拌与超声波分散的效果都比电动搅拌好得多，超声波分散的吸光度略大于高速搅拌，沉降均趋缓慢。高剪切分散乳化均质机通过转子和定子的高速相对运动，产生剪切、研磨和撞击力，使团聚体分散。而超声波分散主要是利用空化作用，液体介质在交替的正负压强下受到挤压和牵拉，形成微泡，微泡进一步长大成为空化气泡。液体中微气泡崩溃时产生高速的微射流和冲击波，能够较大幅度地弱化纳米颗粒的作用能，使团聚体被冲击破碎，继而吸附分散剂，有效的防止纳米颗粒团聚^[7]。曲线D表明，高速搅拌和超声波联合分散效果最佳，镍封镀液的分散稳定性好，吸光度在36 h内均明显高于其它3条曲线。联合分散过程集合了均化、高速剪切和超声空化作用，分散稳定效果明显提高。以下镍封镀液的悬浮液都采用D方案的联合分散过程。

为考察循环超声分散装置对镍封镀液分散效果的影响，采用下述3种分散方式做对比试验：第1种，仅采用压缩空气搅拌镀液；第2种，采用循环分散装置(见图 1)，但不开启超声波，只开启镀液循环泵，并用轻微压缩空气搅拌；第3种，在第2种的基础上，开启超声波。镍封镀液均为12 L，测试结果见表 2。

由表 2可知，采用第1种分散方式时，镍封镀液镀覆前后吸光度分别为1.031和0.860，镀覆7 h后镀液吸光度明显降低，说明只采用压缩空气搅拌时分散强度低，镀覆过程容易发生团聚。第2种分散方式增加了循环泵的剪切作用和在循环管内高速流动时的湍流作用(雷诺数Re=7 800)，能分散部分团聚体，所以方案D3吸光度提高到1.088。镀覆7 h后的方案D4，镀液吸光度虽然降低到0.924，但已优于D2号方案。第3种分散方式与第2种的不同之处是增加了间歇超声波空化作用，镀液中的团聚体之间可发生猛烈撞击而得到分散，所以方案D5镀液的吸光度提高到1.187，镀覆7 h后的方案D6镀液吸光度仍保持在1.185，与镀覆前的镍封液吸光度相近。说明第3种分散方式能有效地解聚镀覆过程中形成的团聚体，维持镍封镀液中的SiO₂微粒不再增加团聚，保持一种团聚与解聚的动态平衡。以下镍封镀液均采用第3种分散方式。

纳米SiO₂粒径小，比表面积大，比表面能高，吸附能力强，表面存在大量不饱和残键和羟基^[8]，在液体介质中受到范德华力、库仑力和溶剂化力、毛细管力等相互作用力，易自发团聚而沉降，降低了微/纳米颗粒的特性优势^[9]。在悬浮液中加入适量无机电解质、有机高聚物及表面活性剂等，使其在颗粒表面吸附，在颗粒间产生双电层排斥力和空间位阻作用，有助颗粒的分散稳定。镍封镀液的分散剂不但要求对SiO₂微粒有良好分散稳定效果，还必须对镀覆工艺和镀层质量无不良影响，其选择范围受到一定限制。前期通过沉降试验和镀覆试验，对比了二十多种分散剂，得出九水合硅酸钠、阿拉伯树胶和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)均可使镍封镀液吸光度提高，稳定性好，镀层光亮，而且有良好协同作用。为确定三者的复配分散剂组成，分别试验了其含量(质量浓度)对分散效果的影响。

取25 mg/L阿拉伯树胶，10 mg/L SDBS，九水合硅酸钠含量对分散效果的影响见图 3。由图 3可知，随着九水合硅酸钠含量的提高，镍封镀液吸光度先增加后降低，在21 mg/L时吸光度最大。纳米SiO₂在水悬浮液中的等电点pH值为2～3，在pH值为5的镍封镀液中，因其界面Si^Ⅳ(s)水解接受了OH^-(aq)而带负电荷。硅酸根分子链[SiO₃]^2n- _n实为n个硅氧四面体通过“共顶氧”相连而成，它在pH=5的镀液中主要以[HSiO₃]^n-_n链的形式存在，它对纳米SiO₂界面有极好的亲合性，可通过其与界面均有的-OH和-O-的分子间氢键的多点锚固而缠绕于颗粒表面，从而增加了纳米SiO₂粒子表面的负电荷和-OH，提高了其亲水性，加强了与SDBS亲水头的氢键缔合作用，使Zeta电位绝对值增加，静电斥力增加，颗粒稳定性提高。当九水合硅酸钠的含量超过21 mg/L后，其吸光度逐渐下降，说明过多的Na⁺离子可能进入微粒表面的吸附层，使Zeta电位绝对值变小，引起团聚。

图 3 Na2SiO3·9H2O含量对分散效果的影响Fig. 3 Influence of Na2SiO3·9H2O content on dispersion effect

图选项

九水合硅酸钠含量对镍封镀液中SiO₂粒子Zeta电位分布的影响见图 4。由图 4可知，九水合硅酸钠含量由7 mg/L提高到21 mg/L时，多数粒子的Zeta电位由-27 mV降低到-34 mV，Zeta电位绝对值增加。当含量由21 mg/L提高到35 mg/L时，多数粒子的Zeta电位由-34 mV提高到-28 mV，Zeta电位绝对值变小。与吸光度的变化规律基本一致。

图 4 Na2SiO3·9H2O含量对Zeta电位分布的影响Fig. 4 Influence of Na2SiO3·9H2O content on Zeta potential distribution

图选项

取10 mg/L SDBS，21 mg/L九水合硅酸钠，阿拉伯树胶含量对分散效果的影响见图 5。由图 5可知，随着阿拉伯树胶含量提高，镍封镀液吸光度增加；超过20 mg/L后，镍封镀液吸光度降低。阿拉伯树胶是分子量为22万～30万的高分子电解质，可包覆在纳米SiO₂微粒表面，阻挡粒子团聚，通过空间位阻机制产生分散作用。当其含量超过20 mg/L时，过量的阿拉伯胶高分子链引起颗粒团聚，使吸光度降低。

图 5 阿拉伯树胶含量对分散效果的影响Fig. 5 Influence of Arabic gum content on the dispersion effect

图选项

当复配分散剂中的SDBS含量为5～10 mg/L时镍封镀液吸光度较高，超过10 mg/L后吸光度开始下降，超过15 mg/L后吸光度下降变缓，此时镍封镀液产生泡沫。阴离子型表面活性剂SDBS的亲水头磺酸根与SiO₂粒子表面的羟基形成氢键，而其疏水尾烷基长链朝外并与外层SDBS疏水尾相亲相缠，形成双分子层分散剂合纳米粒子。此时界面均荷负电，颗粒间排斥力增加，较好地维持了体系的分散稳定性。当含量超过10 mg/L后，由于离子强度增大，尤其是反号Na⁺离子进入颗粒表面吸附层，使Zeta电位绝对值减小，颗粒的稳定性下降^[10]。当含量超过15 mg/L后，因搅拌产生大量泡沫而损失，既不能提高分散效果，还影响镀覆操作。

镍封镀液中非金属微粒的粒径一般在20～500 nm较好^[11]，有利于微孔铬微孔的均布和耐蚀性提高。但分散好的纳米SiO₂悬浮液在加入镀液时，或镍封镀液在镀覆过程中，容易出现团聚现象，影响颗粒粒径的大小和镀层质量。为比较悬浮液与化学复合镀镍封液中SiO₂微粒粒径的变化，用粒径分布仪测试了两种液体中SiO₂的粒径。两种液体均含SiO₂ 6 g/L，九水合硅酸钠21 mg/L，SDBS 10 mg/L，阿拉伯树胶20 mg/L。由图 6测试结果可知，在悬浮液中大部分SiO₂颗粒粒径为90 nm左右。在化学复合镀镍封液中，由于SiO₂微粒表面带负电荷，可能吸附有镍离子，使粒径略有增加，但变化不大，大部分颗粒粒径分布在100 nm左右。说明按前述工艺处理的纳米SiO₂在镍封镀液中不易发生团聚，分散工艺适宜，分散剂与化学镀镍液的相容性较好。

图 6 SiO2粒径分布Fig. 6 Distribution of the SiO2 particle size

图选项

在SiO₂含量不同的化学复合镀镍封液中分别镀覆钢试片，施镀条件为：pH=5.0，镀液温度(78±1) ℃，装载量1 dm²/L，施镀时间7 h，镀层厚度75～80 μm。然后测试镀层硬度和镀层中SiO₂的含量，结果见图 7。

图 7 镀液中SiO2含量对镀层性能的影响Fig. 7 Influence of SiO2 content in the nickel-seal baths on the properties of coating

图选项

由图可知，镀层硬度和SiO₂含量均随镀液中SiO₂含量的增加而先增加后降低。复合颗粒对镀层有细晶强化和弥散强化作用，有利于提高镀层硬度^[12]。当镀液中SiO₂含量为6 g/L时，镀层硬度达到最大值。当镀液中SiO₂含量为8 g/L时，镀层中SiO₂的质量分数达到最大值，但镀层硬度开始下降。其硬度降低的原因，可能主要是随着镀液SiO₂含量提高，容易出现纳米SiO₂的团聚,形成大颗粒嵌入镀层，造成局部富集，而均匀分布的微粒减少。虽然镀层中SiO₂总的质量分数提高了，却因大颗粒降低了镀层基质金属的内聚力,在一定程度上削弱了连续相的强度^[13]，而均匀分布的微粒减少也使镀层硬度降低。

化学复合镀镍封液静置24 h后，SiO₂含量为2.5 g/L的镀液底部看不到沉积物，而SiO₂含量为4 g/L的镀液底部SiO₂沉积高度为镀液高度的0.2%。为保证在镀覆生产过程中镀液SiO₂含量的稳定，以下镍封镀液中SiO₂含量调整为2.5 g/L。

镀液的pH值对镀液稳定性和沉积速度影响很大，为了在保持镍封镀液良好稳定性的条件下具有尽可能高的沉积速度，试验了三者之间的关系。镀速试验温度为(78±1) ℃，钯盐稳定性试验温度为(60±1) ℃，结果见图 8。由图 8可知，随着pH值升高,镀液稳定性下降，沉积速度提高。在pH值4.8～5.1之间，氯化钯试验镀液稳定时间为18～25 min，沉积速度在11.5～13.1 μm/h 之间，镀液稳定性好，镀速适中。

图 8 pH值对镍封镀液性能的影响Fig. 8 Influence of pH on the performance of nickel-seal baths

图选项

常规化学复合镀工艺的温度在80～95 ℃之间。镀液温度高时，还原剂分解快，镀液循环周期短，镀层孔隙率增加，镜面光亮的零件出槽时容易产生流痕，产品质量不稳定。为了既能降低化学复合镀镍封液工艺温度，又能保持适合生产的沉积速度，在镀液pH值为5.1，装载量为1 dm²/L，施镀时间为30 min条件下，测试了镍封镀液温度与镀速的关系，结果见图 9。

图 9 温度对沉积速度的影响Fig. 9 Influence of the temperature on the deposition rate

图选项

由图 9可知，镀液温度升高，沉积速度加快。在66 ℃之前，沉积速度增加较缓慢；在66 ℃之后，沉积速度增加较快，几乎是直线关系。试生产表明，对于要求镜面光亮的装饰铬零件，当化学复合镀镍封层厚度超过1 μm时，铬层外观略显蓝色；当镍封层厚度为0.4～0.7 μm时，铬层外观为光亮银白色，符合产品质量要求。镍封镀液温度在68 ℃和71 ℃时，镀速分别为7.9 μm/h和9.5 μm/h，施镀时间为3.5 min可得到0.46～0.55 μm厚的镍封镀层。因此，化学复合镀镍封液适宜的工艺温度为68～71 ℃。

在前述条件下获得的Ni-P/SiO₂镍封镀层外观为光亮银白色，SiO₂微粒质量分数为2.4%，P含量为7.2%，镀层镀态硬度为620 HV_0.2。按QB/T3820-1999用NUS-ISO-1平面磨耗试验机进行检测，耐磨性为0.025 mg/次。为比较镍封镀层与Ni-P镀层的区别，用两块黄铜试片电镀光亮镍后，再分别镀覆镍封镀层和Ni-P镀层，然后测试其微观形貌，结果见图 10。

对比图 10中(a)和图 10(b)可知，化学复合镀镍封层表面均匀分布着白色SiO₂微粒，这些微粒不导电，镀铬时既可使实际电流密度增大，极化度提高，结晶变细，又可形成具有腐蚀电流分散型耐蚀结构的微孔铬。而化学镀Ni-P合金层表面无不导电微粒，镀铬时不存在提高极化度的因素，也不可能形成微孔铬。虽然化学镀镍耐蚀性比电镀镍好，但由于镍封层的厚度太薄，孔隙率高，P含量又不高，其Ni-P合金成分对提高耐蚀性的作用很小。因此，在镍封层上镀铬能提高耐蚀性的主要原因是均匀分布的SiO₂微粒。

图 10 镍封与Ni-P镀层的表面形貌Fig. 10 Surface morphologies of the nickel-sealing and Ni-P plating

图选项

为比较两种装饰铬的不同之处，分别镀覆了微孔铬Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂/Cr和普通装饰铬Cu/Ni/Ni/Cr进行对比试验。其中铜镀层采用自行研制的碱性无氰电镀铜工艺。各镀层厚度分别与表 3中方案B1和B2相同。两种组合镀层对比试验结果如下。

图 11为两种装饰铬镀层表面形貌。图 11(a)是Cu/Ni/(Ni-P)- SiO₂ /Cr微孔铬，由于镍封层表面均匀分布不导电粒子，镀铬时极化度提高，铬层结晶细致，有利于耐蚀性提高；图 11(b)是Cu/Ni/Ni/Cr普通装饰铬，表面晶胞较粗，晶界较宽，形成腐蚀微电池时电流集中，易发生点腐蚀。

图 11 两种装饰铬镀层的表面形貌Fig. 11 Surface morphologies of two decorative chromium plating

图选项

为了观察两种铬镀层的微孔密度，采用镀铜显示微孔法(CuSO₄·5H₂O 250 g/L,H₂SO₄ 80 g/L，室温，J_K为0.6 A/dm²，时间10 s。)使微孔处沉积铜。镀上的铜颗粒越多，显示铬镀层的微孔数越多。

由图 12(a)可知，Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂ /Cr的铬镀层表面有均匀分布的微孔，大小基本一致，微孔平均密度约5 万～8 万 个/cm²，说明该化学复合镀镍封工艺能有效形成微孔铬，暴露出来的镍阳极面积大，有利于降低腐蚀电流密度。图 12(b)表明，Cu/Ni/Ni/Cr的铬镀层上虽然也有微孔，但稀少不均，微孔密度只有0.1 万～0.2 万 个/cm²，暴露出来的镍阳极面积小，腐蚀电流密度大。普通装饰铬表面也存在微孔的原因，可能是由于光亮镍镀层中夹杂有少量氢氧化镍颗粒或其它固体杂质微粒造成，也可能是由于结晶较粗的薄铬层存在孔隙。

图 12 两种装饰铬镀层镀铜后表面形貌Fig. 12 Surface morphologies of two decorative chromium after copper plating

图选项

为试验化学复合镀镍封工艺在形状复杂零件上使铬层微孔均匀分布的性能，在L形试样上镀覆了Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂ /Cr镀层，采用镀铜显示微孔法显示铬层微孔，其水平面与垂直面的SEM检测结果见图 13。L形试样的水平面与垂直面微孔密度基本一致，说明化学复合镀镍封工艺有良好的颗粒均镀能力，有利于铬层微孔均布。

图 13 镀微孔铬零件水平面与垂直面微孔分布Fig. 13 Pore distribution of microporous chromium plating on horizontal plane and vertical plane

图选项

为比较两种装饰铬镀层的耐腐蚀性能，用H62号黄铜水嘴阀体按表 3分别镀覆了Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂/Cr和Cu/Ni/Ni/Cr做对比试验。镀覆的水嘴阀体按GB/T10125-1997做AASS试验来评价不同装饰铬镀层的耐蚀性，试验时间为48 h，结果见表 3。在表 3中微孔铬方案B1的Ni层总厚度为12.5 μm，耐蚀等级为10级。方案B3与B1的不同之处，是镍封镀液循环时方案B3未开启超声波，结果耐蚀等级降为9级，说明镍封镀液循环时的间歇超声分散对提高微孔铬耐蚀性能作用明显。而普通装饰铬方案B2的Ni层总厚度为18 μm，耐蚀等级只有9级。表明在镍封镀液循环超声条件下，化学复合镀镍封/微孔铬比普通装饰铬组合镀层的镍层厚度减少30%后，盐雾试验耐蚀等级还高1级。

用黄铜试片分别按表 3中B1和B2方案镀覆不同装饰铬，测试了Tafel曲线。测试电极面积为0.07 cm²，辅助电极铂片面积为0.3 cm²，3.5%NaCl溶液温度为25 ℃，扫描速度为0.01 V/s，结果见图 14。

图 14 两种装饰铬镀层的Tafel曲线Fig. 14 Tafel curves of two decorative chromium plating

图选项

图 14中曲线1的腐蚀电位为-0.235 V，比曲线2的腐蚀电位正移了0.191 V。因组合镀层Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂/Cr的表面存在均匀分布的微孔,镍层暴露的面积增大，起到了分散腐蚀电流的作用，使其腐蚀电流密度降低，腐蚀电位比Cu/Ni/Ni/Cr大幅正移，腐蚀电流也明显下降。进一步证明化学复合镀镍封/微孔铬的耐腐蚀性能比普通装饰铬提高。

用水嘴盖帽按表 3中B1方案镀覆Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂/Cr后为镜面全光亮外观，按GB/T10125-1997进行200 h NSS试验，测定结果为试样表面未出现任何腐蚀缺陷，保护等级为10级。由图 15可以看出，200 h盐雾腐蚀试验前后的水嘴盖帽，其外观没有任何变化。

图 15 水嘴盖帽200 h NSS试验前后对比Fig. 15 Water nozzle blocks before and after 200 hours NSS test

图选项

上述试验结果表明，该化学复合镀镍封工艺能提高装饰铬的耐腐蚀性能，减少镍镀层厚度，降低生产成本。

用尺寸为100 mm×150 mm×2 mm的A3钢试片按表 3中B1号方案镀微孔铬后，按GB/T5270-2005做镀层结合强度测试，经300 ℃热震试验和弯曲试验，测定结果为镀层未起皮剥落。说明镀层与基体及各镀层之间结合力符合国家标准。化学复合镀镍封后，出槽时零件温度在70 ℃左右，表面的带出液由于水分蒸发会有部分纳米SiO₂粘附在零件表面，普通漂洗水槽很难洗净，影响铬镀层结合力。试验由于在化学复合镀镍封后增加了超声波清洗工序，利用超声波的空化作用使粘附在零件表面的纳米SiO₂脱附，保证了铬层与镍封层的结合强度。

3 结 论

(1) 自制的循环超声分散装置对镍封镀液分散效果明显，能维持镍封镀液中的SiO₂微粒在镀覆过程中不再增加团聚，保持一种团聚与解聚的动态平衡。分散装置体积小，能耗低。镍封镀液循环时的间歇超声分散对提高微孔铬耐蚀性能作用明显。为化学复合镀镍封设备的设计、制作和测试提供了必要的参数。

(2) 由阿拉伯树胶、十二烷基苯磺酸钠、九水合硅酸钠和粒径90 nm SiO₂粉体制成的悬浮液，与化学镀镍液相容性好，复配前后SiO₂粒径无明显变化。镍封镀液中SiO₂适宜含量为2.5 g/L，钯盐试验稳定性高，有良好的颗粒均镀能力。镍封镀层硬度高，耐磨性好，所需厚度小于0.7 μm。镍封工艺温度比普通化学镀镍温度低，连续生产可操作性强。

(3) 化学复合镀镍封工艺可以提高装饰铬的 耐蚀性能，其主要原因是镍封层表面均匀分布SiO₂微粒，铬层微孔均布。微孔的平均密度5万～8万 个/cm²。铬层结晶比普通装饰铬细致。组合镀层Cu/Ni/(Ni-P)-SiO₂/Cr比Cu/Ni/Ni/Cr的镍层厚度减少30 %后，盐雾试验耐蚀等级还高1级，腐蚀电位正移0.19 V。