涂层封闭技术(军)
1.简介
美国 Von Isola 生产的封闭剂目前广泛用于电镀铬层，热喷涂层，微弧氧化层阳极化膜
层等具有微孔特征的涂镀层,经测试国内的封孔剂产品渗透性能要比美国公司产品更强。
电镀硬铬工艺为传统成熟工艺，镀层具有较好的耐磨性，因此在有耐磨性要求的部位应用
广泛，如轴承镀硬铬、液压部件的轴筒镀硬铬、飞机起落架镀硬铬、雷达天线支撑油缸活塞杆
镀硬铬层等。但传统电镀硬铬工艺获得的硬铬镀层存在抗腐蚀性能差的缺点。按现有工艺电镀
硬铬后，盐雾试验均不到 90h 即出现严重腐蚀，硬铬镀层在实际服役、修理时经常发现因腐蚀
而引起的镀层脱落。硬铬镀层抗腐蚀性差的主要原因在于硬铬镀层具有微裂纹，另外由于硬铬
镀层镀后一般均需要磨削，磨削（参数不当、局部过热等）经常会造成镀层产生微裂纹或使微
裂纹增加，这也是造成硬铬镀层抗腐蚀性能差的原因之一。
封闭处理技术是使封闭剂填充到裂纹中，能保证硬铬镀层抗腐蚀性，由于磨削不当和镀层
本身缺陷会产生微裂纹，因此封孔后处理选择在铬层磨削后进行。封闭工艺采用刷涂或浸涂工
艺，由于封闭剂的渗透性和毛细作用的共同结果，可渗入到裂纹内部并固化。北京勤合科技的
封闭工艺不需要特殊的设备。
工艺过程：电镀硬铬→磨削→除油→封闭处理。
（微弧氧化技术目前在轻量化导弹上的铝合金或镁合金外壳和结构部件上广泛使用,但膜
层本身存在一定的电弧孔影响涂层的耐蚀性,尤其在海洋等强腐蚀介质环境中更是加快了膜层
失效。因此有必要进行微孔封闭处理）。勤合科技的产品原理同镀铬封闭处理一致。
2、电镀铬为什么要封孔
电镀硬铬工艺流程为：除油→清洗→电镀硬铬→除氢。电镀硬铬工艺参数为：温度 50～
60 ℃，电流密度 40～60 A/dm2，电镀硬铬厚度 40~60 μm。镀层表面和截面微观形貌用
Quanta 600 扫描电镜（SEM）进行分析；盐雾试验按 ASTM B117 在 Q-FOG 盐雾箱中进
行。
镀层微观形貌分析
图 1 是电镀硬铬镀层的表面及截面微观形貌。
由图 1 可见，镀层存在微裂纹，尤其是除氢后的微裂纹增多，微裂纹在镀层内随机
分布，当微裂纹贯通时，可能导致镀层漏气。微观形貌很好地解释了硬铬镀层寿命短的原因。
铬层中出现微裂纹，主要是由电镀硬铬沉积机理决定的。电镀硬铬时，电流效率很低，
副反应产生大量氢，其中一部分氢进入镀层中，由于氢的存在，铬并不是直接沉积为正常的体
心立方结构的金属铬，而是首先沉积为六方晶格形式的铬氢化物（分子式 Cr2H 到 CrH2）或
者面心立方晶格形式的铬氢化物（分子式 CrH 到 CrH2）[1，3—4]。在正常电镀条件下，最
容易形成的是六方晶格的氢化物。六方晶格的氢化物容易分解为体心立方的铬，并释放出游离
氢（常温时即可分解）。无论是六方晶格的铬氢化物，还是面心立方的铬氢化物，在分解为体
心立方的铬时，都能使体积收缩 15%以上，产生巨大拉应力，使得镀层出现裂纹。因此采用目
前传统的电镀硬铬工艺，将不可避免地在镀层中产生微裂纹，当裂纹贯通时，将会导致镀层气
密性测试时漏气。除氢后裂纹会增多，这是由于温度升高，铬氢化物分解得更快、更多。
通过增加封孔工艺后很好地解释了目前工厂生产中，硬铬镀层缺陷的不确定性现象，即同
一批零件中既存在漏气件，也有不漏气零件，返修后可能合格，也可能不合格，减少不确定性。
2.技术指标
①硬铬镀层封闭后按 ASTM B117 要求进行中性盐雾试验通过 1000h 不出现腐蚀；
②镀层结合力：弯曲试验镀层不从基体上脱落；
③氢脆试验：采用符合 ASTM F519 要求的 4340 钢缺口试样，应能通过 200h 的氢脆试验；
④硬度：硬铬镀层封闭后硬度值不低于 HV700；
⑤孔隙率：贴滤纸法无孔隙；
⑥耐油性：封闭剂处理后的镀铬试样，液压油中 120℃浸泡 24h，试样表面不出现封闭剂
溶解、鼓泡、脱落等。
性能分析
对电镀硬铬试样进行实验室模拟装置气密性试验，增压至 20 MPa 时，镀层表面出
现大量气泡（如图 2a 所示），表明镀层漏气；采用 CC 封孔剂对该试样进行封孔处理后，气
密性试验结果见图2b。试验表明，封孔处理后的硬铬镀层气密性大幅度提高，可满足“20 MPa，
30 min 铬层不出现渗漏气泡”的高气密性要
求。
CC 封孔剂的渗透性好，可有效封闭硬铬镀层的微裂纹。封孔技术中还利用了温差气
体收缩效应和毛细现象，即零件在较高温度时涂覆封孔剂，冷却后去除多余封孔剂，使封孔剂
可在液体状态深入到镀层微裂纹深处，再固化成固态，达到气密性稳定的目的。
由于硬铬镀层微裂纹细小，无法通过光学显微镜、扫描电镜或显色等方法来直接判断
封孔深度或封孔完全与否。采用中性盐雾试验来间接判断封孔剂的封孔深度。因硬铬镀层中存
在大量微裂纹，电镀硬铬镀层的钢试样进行盐雾试验会很快出现锈蚀（＜90 h），采用封孔剂
封孔后，有机高分子封孔剂封闭了微裂纹，进行盐雾试验时可长达数千小时不出现锈蚀。用金
刚石砂纸打磨封孔后的硬铬试样，去除不同厚度镀层后，进行盐雾试验，试验结果如图 3 所
示。试验结果表明，打磨 20 μm 的试样未出现腐
蚀.
3.全面性能试验及评价（硬铬镀层封闭）
试验方法
根据确定的工艺过程，试验室制备了性能检验试样，并进行了全面性能试验及评价。
全面性能评价研究内容
序号 评价的性能 试验内容
1 耐腐蚀性能 按 ASTM B117 中性盐雾试验
2 镀层结合力 弯曲法
3 氢脆试验 按 ASTM F519 试验
4 硬度 按 ASTM B578，金相法
5 孔隙率 贴滤纸法
6 耐油性 液压油 60℃浸泡试验
7 产品厂家 北京勤合科技有限公司
3. 2 试验结果
①耐腐蚀性能：中性盐雾试验 1000h 后未出现红锈。
②镀层结合力： 25×100×1mm 的 30CrMnSiA 钢试片表面镀铬后进行封闭处理，在弯曲试
验机上沿半径为 的支点弯曲，反复弯曲试样基体断裂，同时涂层断裂，观察涂层断裂部
位，涂层无起皮、起泡、剥落。
③氢脆试验：200h 持久拉伸后试样未断，镀铬后封闭处理的试样氢脆性能合格。
氢脆性能试验结果
试样材料 要求 检验结果
4340 钢 持续拉伸超过 200h 不断裂 合格
④显微硬度：测得 30CrMnSiA 钢表面镀铬并进行封闭处理后的显微硬度值见表 3，符合技
术条件不低于 HV700 的要求。
显微硬度测试结果
测试硬度值 均值
844 825 898 854 878 860
⑤孔隙率:贴滤纸法进行孔隙率测试，未出现变色斑点，满足要求。
⑥耐油性: 50×100×3mm 的 30CrMnSiA 钢镀铬后封闭处理，在 15 号航空液压油中 60℃浸
泡 24h 后观察试样表面，封闭剂无溶解、鼓泡、脱落。
综上所示北京勤合的耐磨涂层封闭剂在提高镀铬层耐蚀性能的同时不改变镀铬层的其它
性能。
封闭剂使用说明及注意事项如下：
使用说明
封孔处理工艺流程为：硬铬镀层→除油→加热→涂覆封孔剂（刷涂或浸涂）→室温固化
（≥3h）→加温固化（120 ℃，保温时间≥120 min）。
工艺过程：电镀硬铬、热喷涂或微弧氧化→磨削、抛光→封闭处理。
电镀硬铬、热喷涂或微弧氧化→封闭处理→磨削、抛光（注意：按此工艺进
行时磨削去除厚度应保证在 10 微米以下，并且不得产生局部过热致使裂纹的再次萌生）
封闭处理工序：
①.零件除油，建议使用电解除油后再用丙酮、环氧稀释剂、丁酮或清洗剂除油，除油后
的零件表面不应有油污。（此步骤很关键对后续封孔效果影响很大。）
②.零件加热，120℃±10℃，保温不小于 1小时。
③.配制封闭剂，A组分（无色）：B组分（深色）=2：1（重量比）搅拌均匀。配制好的封
闭剂应在 1h 内使用。
④.零件取出后立即刷涂，刷涂时间控制在五分钟内，对于大型零件可多人刷涂。
⑤.用毛刷将封闭剂刷满零件需封闭处理表面，封闭剂布满后维持约 30～40s。待固化前
用脱脂棉纱擦净表面的封闭剂。
⑥.室温放置大于 6h 封闭工序完毕。
注：如有需要可重复②～⑥步效果更好。
存储
1. 本品放置于 5～40℃的干燥处密封储存。温度过低会出现凝结属正常现象，应加热升
温至 60℃左右即可完全溶解，加热温度不得高于 80℃，完全溶解后冷却至室温即可正
常使用。
2. 保质期 24 个月，超过保质期经复验合格后可正常使用。
3. 未使用完的产品应密封存储。
注意事项
采用刷涂，一般 1套封闭剂可以满足 6平米左右涂层的封闭处理。
施工时零件高温，应注意防护，避免烫伤。
封闭处理前，零件电镀硬铬经磨加工后的表面应光滑光亮，镀层表面不应出现粗糙、
锈蚀、烧焦、气泡、镀层脱落等情况。
