钛及钛合金的电镀工艺述评

钛及钛合金的电镀工艺述评

韦雁途

梧州三和新材料科技有限公司广西梧州543000

摘要：正因为钛及钛合金化学性质比较活泼，容易与空气或水中的氧气反应，生成一层致密的氧化膜，使得在钛及钛合金表面进行电镀具有很大的难度。那么如何对于钛金属及钛合金做进一步的处理，也是相关工作者一直正在研究的课题。而本文主要介绍了钛及钛合金在电镀过程当中运用的主要工艺，在电镀过程当中存在的主要难点，讲述了几种处理钛及钛合金的工艺以及方法，同时进一步的介绍了关于镀层结合力检测的方法，为有关工作人员提供一定的帮助。

关键词：钛及钛合金；电镀工艺；述评

因为高纯度的金属钛以及其合金强度较高，同时具有优良的耐腐蚀、耐温性能，所以被广泛的应用于宇航工业等各个领域。又因为钛及钛合金耐磨损的性能较差，导致工件表面容易被刮伤，焊接以及咬死性能不够优良。这些缺点使得钛与钛合金应用领域范围大大缩小。想要使其应用领域范围进一步扩大，就需要选取合适的电镀工艺，对其进行电镀处理，才能够进一步的改善钛金属表面性能。通过电镀，能够帮助钛合金及钛具备有新的物理性质，使得钛能够更好的应用到各个领域当中。在钛金属表面镀上铬或者是镍能够使其硬度增加，还能够使其他磨损性能大大增加。

1钛及钛合金具备的性质

金属钛的化学性质并不稳定，在许多介质当中其表现有较好的耐腐蚀性。其主要原因是因为钛与空气中氧气发生反应，生成一层较为致密且具有较好韧性的氧化膜，使得钛金属长期处于钝化状态。也就是说，虽然在使用钛金属之前已经对其进行处理，但是在钛与空气或者水溶液接触时，很容易与其中的含氧介质反应，从而产生新的氧化膜。

2钛及钛合金电镀过程中出现问题的主要解决方案

钛及钛合金易与空气以及水溶液中含氧物质发生化学反应，从而生成一种致密的氧化膜。这种独特性质使得钛金属具备有优良的耐腐蚀性能，但是也正因为这一层氧化膜的存在，使得在钛金属上电镀上其余金属这一过程具有较高难度。如果按照常规操作进行电镀，就会使得钛的结合力不够优良，想要在钛金属上进行电镀面临的主要难点是钛基体具有较差的结合力，而为了能够得到一种具有更好结合力的合格镀层，就应当根据如今国内外研究而来的技术手段进行解决。第一是转化膜方案，即在钛及钛合金电镀过程当中，为了除去金属表面的氧化膜，而附加上一层能够与机体良好结合，具有更高活性同时也不影响镀层与金属结合的膜层。然后在这一层膜上进行电镀，从而能够更好地与其他金属结合；第二是避免氧介质的方案，这种方法是在隔绝氧气的环境下进行电镀，从而防止氧化膜的产生，这种方法主要应用于熔盐电镀以及真空沉积等，而在电镀之前还需要使钛基体表面被侵蚀，从而使得镀层以及基体之间的面积进一步的扩大，达到增大其结合力的目的。而在电镀之后还需要将温度控制在合适范围之内，对其进一步的处理；第三是金属底层方案，就是在除去除掉钛金属表面的氧化薄膜之后，先在金属上面附上一层金属底层之后，再在这一层底层上面镀上所需要的金属镀层。而目前为了能够更好的对钛及钛合金进行电镀，在实际操作的过程当中通常将以上三种方法进行结合之后做进一步的处理。

3对电镀工艺步骤进行详细的分析

3.1脱脂

在进行脱脂操作支持就应当根据钛及钛合金的实际情况，通过对脱脂的方法进行选择，根据钛的应力腐蚀具备的关于某些溶剂的敏感程度，慎重的对溶剂类型进行选择，从而达到有机溶剂脱脂的目的。

3.2喷砂

为了使钛金属表面的氧化层能够消除，并且使钛金属表面粗糙，保证镀层以及金属能够很好的结合。就应当采用液体喷砂或者干喷砂的方法，为实现这一目的，想要在一些领域内将钛及钛合金应用于其中，就一定要进行喷砂操作，这样才能够使渡层的结合力进一步增大。除此之外，这一操作还应当看具体使用步骤，如果一些工程需要使用的金属具备有光滑表面或者需要具备更高精密度，这是进行电镀不能够采用这一操作。

3.3酸洗

因为钛及钛合金在具体的处理过程当中，其表面容易产生致密的氧化层，而在氧化层下面还有一层污染层，这是因为在这钛合金进行加热时，空气中某些成分分子扩散到金属内部从而形成脆性的金属层，而这时就需要对金属进行酸洗。通过选择合适的酸洗溶液，使得钛合金被酸洗过后其含氧量保持不变，但是氧化性酸的比例增大。

3.4活化

想要顺利地在钛及钛合金表面镀上其余金属，就一定要进行活化程序。因为活化程序能够在除去钛合金表面的致密氧化膜的同时，而生成另外一层较薄的金属底层或者氧化膜，保证钛金属表面在未电镀之前不被氧化，同时还能够在金属底层上建立起沉积镀层。而为了达到活化的目的，可以通过选取合适的转化膜方案对其进行活化处理，还能够选择废水溶液法。这是因为钛的氧化膜容易产生于空气以及水中产生，为了防止其产生，就需要在非水体系当中对钛进行处理。通过这一操作能够在金属表面生成临时的一层薄膜，防止钛及钛合金在电镀前被氧化。

3.5热处理

通过热处理这一工序，能够使镀层与金属表面产生冶金结合，从而使镀层的结合力能够上升。而热处理这一工序是因为在金属以及镀层间的机械结合力，还不能达到规定标准，这时就需要进行热处理。而在某些情况下进行热处理的温度可，能会直接的影响到钛金属的性能，比如说能够使镀层的表面被氧化或者是硬度下降等。而实际进行热处理操作，应当根据使用要求以及处理工艺进行。

4对镀层结合力进行测定的方案

4.1定性方案

想要进一步的测定镀层结合力，就需要采取以下方案，保证镀层结合力能够符合使用的要求。测定的方法有以下四种：第一种是弯曲法，该方法需要把试样放置在台钳上面，使试样弯折的角度为90度，通过肉眼观察，看金属镀层是否有气泡产生，之后将其还原从而判断是否符合所需标准；第二种方法是锉刀法，通过使用粗糙扁平的锉刀对锯断面进行锉磨。由金属表面向镀层方向进行锉磨，在锉刀使用的全过程当中，应当始终保持锉刀与镀层金属表面呈45度角；第三是划痕法，通过使用锐利的物体在工件表面进行刻划，观察镀层是否脱离金属表面；第四是加热法，直接的对试样进行加热，在250摄氏度的高温条件下加热一小时之后，将其置于常温水中进行冷却进行观察，从而判断镀层结合力能否满足要求。

4.2定量方案

想要进一步的判定镀层的结合力，通常采用的方法为定性方案。但是通过定性方案进行结合力的判断时，无法很好的通过实验结果进一步的判断结合力的强度，有时可能会造成较大的误差，这时候就应当采用定量的方案来判断镀层的结合力，因为定量方法能够直接的对比采集到的各种数据。环形剪切实验法，这一定量方法通过在圆柱形状的试样表面电镀上环状的电镀层，在对其进行机械加工之后，使得杆件能够直接通过模具孔。保证模具孔的至今不高于未被电镀部件的直径，同时低于已经被电镀过部分的直径。在符合以上要求的条件下，通过一个固定的公式判断镀层结合力大小。

5结束语

在目前想要对钛及钛合金进行电镀工艺，就应当参考上文所提出的电镀过程当中遇到问题的解决方案进行操作。通过采用一种或几种相结合的处理步骤，使得镀层与金属基体的结合力进一步的增大，达到规定的要求。而想要选取最为合适的操作工艺，就需要根据零件的规格、表面粗糙度及精密度的具体要求来判断。

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