一種鈦合金表面電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬表面電鍍的方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種鈦合金表面電鍍方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金具有高強(qiáng)度、低密度和良好的耐蝕性，還可以與玻璃封接滿足高氣密使用 條件要求，因此在航空、航天、造船、核電等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，在載人航天和空間站上也 不乏這類連接器的使用。
[0003] 鈦合金存在耐磨性差、容易劃傷和咬死、可焊性不良、導(dǎo)電能力較低等缺陷，需要 表面處理進(jìn)行改善，其中鍍鎳磷合金后鍍金可解決鈦合金在耐磨性、導(dǎo)電性、可焊性等方面 的不足。
[0004] 鈦在熱力學(xué)上是一種不穩(wěn)定的金屬，當(dāng)其表面置于空氣或水溶液等含氧介質(zhì)時(shí)， 就很快生成新的氧化膜。若按常規(guī)進(jìn)行前處理，這層氧化膜使得鈦上進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍時(shí)， 因?yàn)檠趸さ拇嬖谑钩练e金屬原子與鈦基體原子間不能形成金屬鍵，鍍層結(jié)合力很差。因 此，要想在鈦及鈦合金上得到合格的電鍍層，鍍覆預(yù)處理是非常重要的步驟。
[0005] 鈦合金表面鍍覆前預(yù)處理有"活性膜"法預(yù)處理和金屬底層法預(yù)處理?；钚阅さ?作用是在除去鈦合金表面氧化膜的同時(shí)，代之以一層與基體結(jié)合良好的且具有一定活性的 膜，包括氫化膜和氟化膜?；钚阅づc基體和鍍層都有很好的結(jié)合強(qiáng)度，在活性膜上直接施鍍 鎳、銅、鉻等金屬，能得到結(jié)合力優(yōu)良的鍍覆層。以TiH 2"活性膜"為例，首先是防護(hù)作用：Ti 和H之間形成的化學(xué)鍵有離子鍵成分，電子云明顯偏向H，使之帶負(fù)電，于是就降低了 Ti的 外層電子云密度，降低了鈦的反應(yīng)活性，使之不被迅速氧化而形成致密的鈍化膜；其次TiH2 膜外層電子具有離域性，活性膜具有金屬鍵作用，可以將鍍層和基體結(jié)合在一起從而獲得 結(jié)合力良好的鍍覆層。鈦的氫化膜可以是鈦在鹽酸加硫酸或者二甲替酰胺加氫氟酸，或者 硫酸和草酸煮沸幾十分鐘得到。鈦的氟化膜具有類似的作用，經(jīng)過專門活化液處理的表面 呈灰色，氟化膜的厚度在10納米以上，鍍覆1微米鎳和幾十納米的金，適當(dāng)熱處理后加鍍金 至所需厚度。以上方法，作業(yè)效率低，適用鈦合金的范圍不廣，經(jīng)過試驗(yàn)證明可靠性不強(qiáng)。
[0006] 鈦的金屬底層法預(yù)處理，是在除去表面氧化膜后，盡快先鍍上一層金屬底層，如浸 鋅、浸鎳、閃鍍鎳等，然后在此底鍍層上電鍍所需要的鍍層。為了提高結(jié)合力，通常鍍后還要 進(jìn)行熱處理。
[0007] 也有對鈦合金在HF-ZnF2-乙二醇溶液中陰極活化鍍上薄鋅層作底層解決鍍層結(jié) 合力問題，但薄鋅層上電鍍廣泛使用的底鎳層，鍍層本身結(jié)合力就差，薄鋅層上也不能直接 鍍金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng)的方法。
[0009] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供了一種鈦合金表面電鍍方法，包括以 下步驟：
[0010] (1)、對鈦合金工件進(jìn)行清潔處理，然后置于化學(xué)拋光液中進(jìn)行拋光處理；得到拋 光件；
[0011] ⑵、拋光件清洗后置于活化液中進(jìn)行活化處理，清洗后得到活化件；
[0012] (3)、活化件置于浸蝕液中處理，然后置于非水預(yù)電鍍液中預(yù)鍍，得到含有底鎳層 的預(yù)鍍件；
[0013] (4)、清洗預(yù)鍍件，然后在預(yù)鍍件上鍍鎳；其中
[0014] 活化液的組成為氟化氫銨1(^/1~3(^/1、草酸2(^/1~4(^/1、95%~98%的硫 酸20ml/L~30ml/L的水溶液；浸蝕液是以無水乙醇和乙二醇的混合溶液作為溶齊I」，含有氟 化氫銨20g/L~30g/L ;非水預(yù)電鍍液以乙二醇為溶劑，含有氯化鎳30g/L~35g/L，硼酸 40g/L ~45g/L、氟化氫按 40g/L ~45g/L、梓檬酸 25g/L ~30g/L、磷酸 10ml/L ~15ml/L。
[0015] 化學(xué)拋光液的組成為：化學(xué)純硝酸400ml/L~600ml/L、化學(xué)純氫氟酸200ml/L~ 3001111/1和化學(xué)純硫酸4001111/1~6001111/1 ;其中化學(xué)純硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%~69%;化 學(xué)純氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38 %~42%，化學(xué)純硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95 %~98%。
[0016] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 本發(fā)明的浸蝕液和非水預(yù)電鍍液采用低冰點(diǎn)、高沸點(diǎn)、揮發(fā)性低的醇類代替水作 溶劑，減小電解液的極性，防止鈦金屬奪取溶液中的氧元素形成氧化鈦。
[0018] 同時(shí)，在鈦合金表面活化處理到預(yù)鍍鎳結(jié)束這一過程中，鈦合金表面始終覆蓋非 水的液體膜隔離空氣，抑制鈦表面瞬間氧化的作用。
[0019] 再者，鈦合金經(jīng)非水的浸蝕液弱腐蝕后，免清洗直接進(jìn)入鎳鹽的乙二醇溶液鍍底 鎳，比已有的浸鎳工藝具備更好的結(jié)合力和生產(chǎn)效率，而且鍍液沒有任何難聞的氣味。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 實(shí)施例1
[0021] 鈦合金表面電鍍方法，包括以下步驟：
[0022] (1)、對鈦合金工件進(jìn)行化學(xué)脫脂和有機(jī)脫脂，去除表面脂類物質(zhì)和污漬，實(shí)現(xiàn)清 潔處理。清潔處理完畢后置于化學(xué)拋光液中進(jìn)行拋光處理，得到拋光件。
[0023] 化學(xué)拋光液的組成為：化學(xué)純硝酸500ml/L、化學(xué)純氫氟酸250ml/L和化學(xué)純硫 酸500ml/L ;其中化學(xué)純硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%~69% ;化學(xué)純氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%~ 42%，化學(xué)純硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95 %~98%。
[0024] (2)、拋光件用水或者乙醇清洗后置于活化液中進(jìn)行常溫活化處理70秒，活化液 的組成為：氟化氫銨l〇g/L、草酸40g/L、分析純硫酸30ml/L的水溶液，分析純硫酸的質(zhì)量分 數(shù)為95%~98%。清洗后得到活化件。
[0025] (3)、活化件使用無水乙醇清洗后置于浸蝕液中處理10秒，以保持鈦金屬活性。浸 蝕液的組成為：無水乙醇900ml、乙醇100mL和氟化氫按20g。
[0026] 活化完畢后將其置于非水預(yù)電鍍液中預(yù)鍍，得到含有底鎳層的預(yù)鍍件。其中非水 預(yù)電鍍液的組分為：
[0027]
[0028] 預(yù)鍍的溫度為65°C，陰極電沉積控制電壓：Dc8V，電鍍時(shí)間為4分鐘；然后調(diào)節(jié)電 壓Dc4V，再電鍍5分鐘；陽極用電解鎳板。
[0029] (4)、清洗預(yù)鍍件，然后在預(yù)鍍件上鍍上鍍層。預(yù)鍍件上鍍上鍍層可以為現(xiàn)有常規(guī) 方法鍍上鎳層或者鍍上金層，例如可以依次為弱酸性環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)鍍鎳、電鍍鍍低應(yīng)力 鎳和電鍍鍍鎳或鍍金。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 鈦合金表面電鍍方法，包括以下步驟：
[0032] (1)、對鈦合金工件進(jìn)行化學(xué)脫脂和有機(jī)脫脂，去除表面脂類物質(zhì)和污漬，實(shí)現(xiàn)清 潔處理。清潔處理完畢后置于化學(xué)拋光液中進(jìn)行拋光處理，得到拋光件。
[0033] 化學(xué)拋光液的組成為：化學(xué)純硝酸500ml/L、化學(xué)純氫氟酸250ml/L和化學(xué)純硫 酸500ml/L ;其中化學(xué)純硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%~69% ;化學(xué)純氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%~ 42%，化學(xué)純硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95 %~98%。
[0034] (2)、拋光件用水或者乙醇清洗后置于活化液中進(jìn)行常溫活化處理70秒，活化液 的組成為：氟化氫按l〇g/L、草酸40g/L、硝酸鋪按lg/L~5g/L、分析純硫酸30ml/L的水溶 液，分析純硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%~98%。清洗后得到活化件。
[0035] (3)、活化件使用無水乙醇清洗后置于浸蝕液中處理10秒，以保持鈦金屬活性。浸 蝕液的組成為：無水乙醇900ml、乙醇100mL和氟化氫按20g。
[0036] 活化完畢后將其置于非水預(yù)電鍍液中預(yù)鍍，得到含有底鎳層的預(yù)鍍件。其中非水 預(yù)電鍍液的組分為：
[0037]<