CN101407930A - 一种钛合金高结合强度镀金工艺 - Google Patents

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陈派明
林百春
王国阳
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Abstract

一种钛合金高结合强度镀金工艺，其工艺包含酸洗→阴极活化→化学镀镍→电镀低应力镍→冲击镀金→电镀金→烘干过程，从电镀前处理和电镀工艺入手，研究了一种能彻底溶解钛和铝氧化膜的酸洗工艺、阴极活化工艺和化学镀镍、电镀低应力镍层工艺及冲击镀金工艺，解决了钛合金酸洗后电镀前再发生氧化，酸洗后水洗过程中生成水解产物膜以及化学镀及电镀时产生疏松置换镀层等影响金镀层结合力的一系列问题，最终在钛合金表面得到了结合牢固的金镀层，扩展应用行业范围。

Description

一种钛合金高结合强度镀金工艺
技术领域
本发明属于金属表面处理及电镀技术领域，特别涉及到一种钛合金高结合强度镀金工艺。
背景技术
在钛及其合金表面电镀金，主要为了提高材料的导电、导热性能，降低材料的红外辐射能力，同时能够在材料表面进行钎焊。目前针对钛及其合金表面的镀金工艺研究较少，基本是按照传统的电镀工艺进行处理。但由于钛合金表面极易生成TiO2氧化膜，镀金前使用机械的、化学的等各种方法除去钛合金表面氧化膜后，只要在空气中或水中放置几秒钟，氧化膜又会生成，而且空气或清洗液中的H、O、N等元素又容易向膜下渗入，这些因素不仅明显降低后续镀金层与基体的结合力，甚至会使镀层产生脱皮、起泡的现象。
其次，钛合金电位很负，表面很容易被镍、铜、金等金属离子置换，形成结合强度很低的置换镀层。大多数钛合金都含有铝，酸洗后水洗时，经常在其表面生成一层很疏松的钛及铝的水解产物膜，也会明显降低镀层结合力。因此，在钛及其合金表面镀金并保证镀层与基体之间结合力优良，目前一直存在技术问题，因而也限制了钛合金在一些特殊领域的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种钛合金高结合强度镀金工艺，从电镀前处理和电镀工艺入手，研究了一种能彻底溶解钛和铝氧化膜的酸洗工艺、阴极活化工艺和化学镀镍、电镀低应力镍层工艺及冲击镀金工艺，解决了钛合金酸洗后电镀前再发生氧化，酸洗后水洗过程中生成水解产物膜以及化学镀及电镀时产生疏松置换镀层等影响金镀层结合力的一系列问题，最终在钛合金表面得到了结合牢固的金镀层，扩展应用行业范围。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
所述的钛合金高结合强度镀金工艺，其工艺包含酸洗→阴极活化→化学镀镍→电镀低应力镍→冲击镀金→电镀金→烘干过程，各过程如下：
(1)酸洗
用浓氢氟酸300～400mL/L、浓硝酸30～50mL/L、次亚磷酸钠5～50g/L配成的溶液中酸洗钛合金0.05～10min；
(2)阴极活化
酸洗后不需彻底水洗，接着在柠檬酸5～50g/L、硫酸100～400mL/L和镍离子0.5～2.0g/L的强酸性溶液中，在其电流密度为5～10A/dm2条件下进行阴极活化3～5min，进一步除去水洗时表面生成的少量氧化膜，吸附大量氢，防止再氧化；阴极活化同时，钛合金表面上电镀了一薄层镍；
(3)化学镀镍
取硫酸镍20～25g/L、次亚磷酸钠15～20g/L、柠檬酸钠、丁二酸钠复配成的络合剂10～30g/L和醋酸钠10～15g/L，在PH3.5～4.5溶液中和85～95℃时化学镀镍10～15min；
(4)电镀低应力镍
用氨基磺酸镍270～330g/L、硼酸30～40g/L、氯化镍15～30g/L配成的溶液中和PH值3.5～4.2时，在35～70℃、电流密度2～10A/dm2条件下电镀低应力镍10～15min；
(5)冲击镀金
镀镍后在氯化金2～5g/L、亚硫酸铵5～10g/L、柠檬酸钾5～50g/L配成的溶液中和PH值6～8时，在25～30℃、电流密度0.5～0.8A/dm2条件下阴极移动冲击镀金3～5min；
(6)电镀金
在普通镀金溶液中电镀金；
(7)烘干
镀金后在100～150℃下加热烘干并除氢处理1小时。
由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：
镀层用划线划格法试验：划相距2mm的平行线，划到钛合金基体，未发现镀层脱落或翘起。
镀层热震试验：经加热到250℃，立即放入室温冷水中，反复进行热震试验五次，镀层未脱皮，鼓泡。镀层颜色无变化。
具体实施方式
实施例1
TC4钛合金零件高结合强度镀金工艺按以下方式处理：
用浓氢氟酸300～400mL/L、浓硝酸30～50mL/L、次亚磷酸钠5～50g/L配成的溶液中及室温条件下酸洗30秒。
在硫酸10～150g/L、次亚磷酸钠10～15g/L、硫酸镍0.5～1.5g/L、柠檬酸5～10g/L的强酸性溶液中，在15～40℃和电流密度5～10A/dm2条件下进行阴极活化3～5min。
然后不用水洗，取硫酸镍20～25g/L、次亚磷酸钠15～20g/L、柠檬酸钠、丁二酸钠复配成的络合剂10～15g/L和醋酸钠10～15g/L，在85～95℃化学镀镍10～15min。
水洗后，用氨基磺酸镍200～300g/L、硼酸30～40g/L、氯化镍15～30g/L配成的溶液中和PH3.5～4.2时，在35～50℃、电流密度3～5A/dm2条件下电镀低应力镍10～15min。
水洗。在氯化金2～5g/L、亚硫酸铵5～10g/L、柠檬酸钾10～50g/L配成的溶液中和PH6～8时，在25～30℃、电流密度0.5～0.8A/dm2条件下阴极移动冲击镀金3～5min。
不水洗用亚硫酸盐镀金：在氯化金50～70g/L、亚硫酸铵150～250g/L、柠檬酸钾80～120g/L配成的溶液中和PH8.9～9.5时，在25～30℃、电流密度0.1～0.8A/dm2条件下阴极移动电镀10～15min。
在100～150℃下加热烘干并除氢处理1小时，完成整个镀金过程。
实施例2
TC4钛合金零件高结合强度镀金工艺按以下另种方式处理：
用浓氢氟酸300～400mL/L、浓硝酸30～50mL/L、次亚磷酸钠5～50g/L配成的溶液中及室温条件下酸洗30秒。
在硫酸10～150g/L、次亚磷酸钠10～15g/L、硫酸镍0.5～1.5g/L、柠檬酸5～10g/L的强酸性溶液中，在15～40℃和电流密度5～10A/dm2条件下进行阴极活化3～5min
然后不用水洗，取硫酸镍20～25g/L、次亚磷酸钠15～20g/L、柠檬酸钠、丁二酸钠复配成的络合剂10～15g/L和醋酸钠10～15g/L，在85～95℃化学镀镍10～15min。
水洗后，用氨基磺酸镍200～300g/L、硼酸30～40g/L、氯化镍15～30g/L配成的溶液中和PH3.5～4.2时，在35～50℃、电流密度3～5A/dm2条件下电镀低应力镍10～15min。
水洗，氰化物镀金：金以金氰化钾形式加入4～12g/L，在氰化钾20～30g/L、碳酸钾25～30g/L、磷酸氢二钾25～30g/L配成的溶液中和PH11～12时，在50～65℃、电流密度0.1～0.5A/dm2条件下镀金5～15min。
因为氰化物镀金溶液中的金离子，以金氰离子的络合状态存在，不会置换镍形成疏松的置换镀层，故工艺过程不需要冲击镀金工序。

Claims (1)

1、一种钛合金高结合强度镀金工艺，其特征在于：该工艺包含酸洗→阴极活化→化学镀镍→电镀低应力镍→冲击镀金→电镀金→烘干过程，各过程如下：
(1)酸洗
用浓氢氟酸300～400mL/L、浓硝酸30～50mL/L、次亚磷酸钠5～50g/L配成的溶液中酸洗钛合金0.05～10min；
(2)阴极活化
酸洗后不需彻底水洗，接着在柠檬酸5～50g/L、硫酸100～400mL/L和镍离子0.5～2.0g/L的强酸性溶液中，在其电流密度为5～10A/dm2条件下进行阴极活化3～5min，进一步除去水洗时表面生成的少量氧化膜，吸附大量氢，防止再氧化；阴极活化同时，钛合金表面上电镀了一薄层镍；
(3)化学镀镍
取硫酸镍20～25g/L、次亚磷酸钠15～20g/L、柠檬酸钠、丁二酸钠复配成的络合剂10～30g/L和醋酸钠10～15g/L，在PH3.5～4.5溶液中和85～95℃时化学镀镍10～15min；
(4)电镀低应力镍
用氨基磺酸镍270～330g/L、硼酸30～40g/L、氯化镍15～30g/L配成的溶液中和PH值3.5～4.2时，在35～70℃、电流密度2～10A/dm2条件下电镀低应力镍10～15min；
(5)冲击镀金
镀镍后在氯化金2～5g/L、亚硫酸铵5～10g/L、柠檬酸钾5～50g/L配成的溶液中和PH值6～8时，在25～30℃、电流密度0.5～0.8A/dm2条件下阴极移动冲击镀金3～5min；
(6)电镀金
在普通镀金溶液中电镀金；
(7)烘干
镀金后在100～150℃下加热烘干并除氢处理1小时。
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