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提高钛合金电镀结合力的方法,你知道多少?
时间: 2022-04-21   浏览:161   【加入收藏】  【字体:

一、引言

 

钛及其合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀的特点,所以在各种领域应用都非常广泛。特别是在电子、航空航天等领域,其优点更是得到了充分地发挥。

 

但是由于钛合金表面易咬死、焊接性能差,要想完全发挥其作用,还必须先在其表面镀覆上一层其他金属,如镍、铜、铬、金等。这样既发挥了钛合金的强度高和重量轻的优点,又改善了其表面易咬死、难焊接的缺点。

 

钛是一种非常活泼的金属,但通常钛及其合金都表现出稳定的性质,这是因为钛和空气中的氧和氮有很强的亲和力,其表面很容易生成一层致密钝化膜。要想在钛表面获得结合力较好的镀层,必须先破坏其钝化膜。

 

但是钛的钝化速度太快,钝化膜刚被去除掉就又会马上再生成,这给电镀带来了很大的困难。

 

目前常用的方法一般有两种:一种加强前处理控制,即想办法将钛合金表面的钝化膜破坏,并且在电镀之前不重新生成过厚的钝化膜,然后在相对新鲜的表面上进行电镀;另外一种方法是进行后处理,一般是通过高温处理,使结合力不太好的镀层通过高温下的扩散作用和基体结合成牢固的金属键。

 

二、提高钛合金上镀层结合力的常用方法

 

1、镀前处理法

 

(1)喷砂法

 

众所周知,喷砂可以去除金属表面的钝化层.又可以使其表面粗化,加强了机械咬合力,从而提高镀层结合力。

 

实验证明,喷砂对钛上电镀同样有效。笔者曾将喷砂和未喷砂纯钛试片进行了电镀后结合力的比较,发现喷砂处理过的结合力明显要好很多。但喷砂会增加工件的应力,同时对于一些精度要求较高的工件是不适合喷砂处理的.

 

(2)过渡膜法

 

①氢化膜

 

哈工大张景双等在进行工业纯钛表面电镀时采用了HCI(5∞mI/L)与TiCI3(10~20ml/L)的混合液再添加一些添加剂的活化配方,得到了结合力良好的镀层。

 

他们经过分析发现,经这种活化液处理后的钛表面会生成一层灰黑色的膜。在这层膜上再进行电镀,就能得到结合力良好的镀层。

 

利用X射线衍射法和光电子能谱法作进一步分析发现,这层膜的主要成分是Til2,其分别与钛基体和镀层之间形成一定的金属键,保证了结合力的要求。

 

②氟化膜

 

赵闺艳采用NaCr204(250ml/L)和HF(2Omi,LJ混合液的配方对钛合金进行活化,也得到了结合力良好的镀层。

 

经分析发现经过此种活化液处理过的钛合金表面形成了一层氟化物膜,这层膜和氢化膜相似,与钛合金基体以及后面的镀层都有很好的结合力。

 

(3)过渡金属层法

 

①浸锌法

 

南京无线电八厂的蔡积庆采用两次浸锌的方法,在钛表面得到了一层锌金属层,然后再进行化学镀镍和电镀金。

 

用这种方法得到的镀层在180oC下加热1小时,再于水中淬火,没有发现起皮起泡现象。

 

上海仪表厂吴申敏采用HF—ZnF2一乙二醇体系,在钛合金表面先沉积上一层薄层锌,再在其上进行镀覆,也得到了结合力很好的镀层。

 

②浸镀镍法

 

西安无线电技术研究所的张碧清在NiCI2·6H20(300g/L)与HBO3(30g/L)}E合溶液的基础上,用HF将PH值调节到3.5—45,在加热到70℃时对钛合金进行化学浸镀镍。

 

钛和镍置换反应生成的镀层与基体结合力良好,在其上再进行电镀。镀层与基体结合力良好。

 

2、镀后热处理法

 

热处理是提高镀层结合力的有效方法。在高温下,镀层和基体之间会有明显的相互扩散,两种不同的金属原子之间会形成金属键,从而达到提高结合力的目的。

 

黑泽一吉等在钛合金(Tc4)上电镀Cu/Ni,后又分别在空气和真空中进行540℃、3h的热处理,考核后发现镀层结合力有明显提高。

 

北京航空航天大学夏益祥等研究了钛合金(Tc4)镀后热处理对镀镍或铜,镍层结合力的影响。

 

结果表明,热处理后镀层与基体之间的界面形成以固溶体或金属间化合物为主的扩散层.利用XRD分析热处理后镀层与基体之间的界面,发现扩散层中存在Ni3Ti,NiTi,NiTi2等金属问化合物。

 

热处理后扩散层的厚度对结合力的提高不是关键因素,结合力的提高主要取决于镀层和基体之间是否形成金属键。

 

如果镀层与基体之间的间隙不因为热胀冷缩而增大,同时扩散层中的固溶体或金属问化合物能破坏镀层与基体之间存在的钝化膜等非金属膜层的完整性,则镀层和金属之间可以很容易相互扩散并形成金属键.从而提高镀层的结合力。

 

三、结论

 

提高钛合金上镀层与基体结合力的方法有很多种,大体分为两类。

 

一类是通过前处理将钛合金表面的钝化层去除,并在其表面覆盖一层与基体结合力很好的过渡层,再在这层过渡层上进行电镀。

 

另一类是通过镀后高温处理使镀层和基体之间的原子相互扩散,形成金属间化合物或固溶体.从而达到提高结合力的目的。如果将前处理和后处理结合起来使用,效果会更好。

 

 

 

 

 

文章来源:电镀网

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