專利名稱：鈦基材料鍍鉑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鈦基電鍍技術(shù)。
背景技術(shù)：
鈦是強(qiáng)氧化元素，只要有空氣和水存在，即使在室溫下也能迅速形成一層致密的氧化鈦[1]。由于氧化鈦的存在使鈦基工件電鍍變得十分困難，在未經(jīng)特殊處理的鈦板上電鍍?nèi)魏谓饘俣己苋菀讋兟洹?br> 現(xiàn)有提高鍍基與鍍鉑層結(jié)合力的方法如下(1)噴砂毛化法在壓縮空氣的作用下，使砂粒沖撞鈦材表面，使鈦基粗糙度增加，起到增加鈦基和鍍層之間的機(jī)械結(jié)合力的作用[2]。
(2)化學(xué)毛化在某種腐蝕液中進(jìn)行較長時(shí)間的反應(yīng)使鈦基表面腐蝕出微小的腐蝕坑，從而起到提高鈦基和鍍層之間的機(jī)械結(jié)合力的作用。
(3)醇(醚)類無水電鍍活化液和電鍍液使用不含水的醇或醚類，避免了水和鈦直接接觸，使鈦材表面在電鍍前的氧化程度減弱。從而起到提高鈦基和鍍層之間的結(jié)合力的作用。
(4)磁控濺射用貴金屬作為靶材，通過濺射方法使鈦材表面形成一層鉑金屬晶核，然后再進(jìn)行電鍍鉑，從而起到提高結(jié)合力的作用。
(5)激光照射把鍍好鉑的鈦工件在激光的照射下進(jìn)行重熔處理。從而起到提高結(jié)合力的作用。
盡管提高鈦與鍍層之間結(jié)合力的方法很多，每種方法在某種程度上也起到一定的作用，但卻存在不足。
1、噴砂毛化法和化學(xué)腐蝕毛化法是增加鈦基的粗糙度的一種方法，能提高鈦基和鍍層之間的機(jī)械結(jié)合力，由于氧化皮仍然存在，鈦基表面的性質(zhì)沒有改變，所以未能從根本上解決問題。
2、醇類或醚類無水電鍍方法確能減輕鈦基表面氧化問題，但醇類和醚類中仍然有一定量的水，氧化的問題無法徹底解決，另外醇和醚都是易燃品，在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)踐。
3、磁控濺射是提高鈦基與鍍層結(jié)合力的有效方法，但在磁控濺射中貴金屬浪費(fèi)大，而且很難完成大面積整個(gè)面的濺射工作。
4、激光照射屬于鍍后處理，能收到明顯的效果，但費(fèi)用很高。
通過以上四點(diǎn)分析可知，盡管提高鈦基與鍍層之間結(jié)合力的研究很多，但未真正解決這一問題，所以要尋找一種既能徹底解決問題，又能降低生產(chǎn)成本的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既能徹底解決上述方法的不足，又能降低生產(chǎn)成本，且鈦基工件使用壽命長、鉑耗量低的鈦基鍍鉑方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，包括如下步驟(a)鈦的活化處理，以清除氧化鈦，但同時(shí)會形成一層氫化鈦；(b)晶核沉結(jié)，在晶核沉結(jié)液中加入鉑液，鈦基工件接正電極，使氫化鈦分解，然后轉(zhuǎn)換通電方向，在鈦基工件表面形成鉑晶核；(c)電鍍鉑，將晶核沉結(jié)后的鈦基工件進(jìn)行鍍鉑。
進(jìn)一步，步驟(a)中鈦活化處理中所使用的酸為5～15％草酸、10～20％硫酸。
所述的步驟(a)、(b)與(c)所使用的酸為相同的酸。
其中，步驟(a)中的酸液的加熱至沸騰，保持2-3小時(shí)；步驟(b)中晶核沉結(jié)液PH值為2-4，含鉑量為3-5g/L，溫度為60-80℃步驟(b)中鈦基工件接正極，使氫化鈦分解，電流密度為2-4A/dm2，時(shí)間1-2分鐘；晶核沉結(jié)，氫化鈦分解至70％～90％，后轉(zhuǎn)換鈦基工件通電方向(反向)，電流密度為5-15A/dm2，時(shí)間4-8分鐘，鈦基工件表面形成鉑晶核，為下一步電鍍鉑打下良好的基礎(chǔ)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、與普通鈦基鍍鉑相比增加了晶核沉結(jié)工藝，晶核沉結(jié)必須在一定的溫度、一定的酸濃度和一定的電流作用下才能產(chǎn)生，由于鉑晶核是直接在鈦基體上(而不是氧化鈦和氫化鈦)生成，所以鈦基與鍍鉑層結(jié)合力很高；2、現(xiàn)有技術(shù)鍍鉑結(jié)合力為10Mpa，最大鍍層厚度15μm，本發(fā)明電鍍的試樣結(jié)合力達(dá)到16Mpa，最大鍍層厚度達(dá)50μm；3、用噴砂方法處理的陽極使用壽命為6個(gè)月，用化學(xué)腐蝕方法處理的陽極使用壽命為8個(gè)月，用醇(醚)類無水電鍍的陽極使用壽命最多不超過10個(gè)月；用磁控濺射和激光照射方法生產(chǎn)的陽極使用壽命長達(dá)12個(gè)月，但價(jià)格要高20％，而用本發(fā)明能在基本不增加生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上使用壽命長達(dá)12-14個(gè)月。
4、由于這種方法的應(yīng)用，大大降低了鉑的耗量，提高了生產(chǎn)效益。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提供的鈦基材料鍍鉑方法，步驟如下在電鍍前鈦基工件進(jìn)行活化處理，使用的酸為5～15％草酸、10～20％硫酸，加熱至沸騰，保持2-3小時(shí)；后放入晶核沉結(jié)電化學(xué)槽中，槽中晶核沉結(jié)液的PH值為2-4，含鉑量為3-5g/L，保溫溫度為60-80℃；鈦基工件接正極(正向)，使氫化鈦分解，電流密度為2-4A/dm2，時(shí)間1-2分鐘；氫化鈦分解70％～90％，然后轉(zhuǎn)換鈦基工件通電方向(反向)，提高電流密度到5-15A/dm2，時(shí)間4-8分鐘；再進(jìn)行電鍍鉑。
其中，晶核沉結(jié)液配制有三大因素①PH值，PH值過低時(shí)形成的晶核結(jié)合力較差，PH值過高時(shí)晶核難形成，所以PH值控制在2-4為宜。
②鉑含量，鉑含量過低時(shí)，晶核難形成；鉑含量過高時(shí)，形核的晶核是黑鉑晶核，所以鉑含量在3-5g/L為宜。
③溫度，晶核沉結(jié)液溫度過低時(shí)，晶核難形成；過高時(shí)，鉑化合物易分解，當(dāng)溫度在60-80℃時(shí)為宜。
經(jīng)大量試驗(yàn)得出PH值為2-4，鉑含量為3-5g/L，溫度為60-80℃時(shí)，能保證晶核沉結(jié)質(zhì)量，通過鍍鉑后鍍層結(jié)合力高。
正向電流密度和時(shí)間正向電流密度和時(shí)間實(shí)際上是根據(jù)活化酸處理時(shí)氫化鈦的厚度來確定的，當(dāng)氫化鈦消除80％時(shí)必須立即通反向電流。在本發(fā)明規(guī)定的酸處理工藝條件下，電流密度為2-4A/dm2，時(shí)間1-3分鐘為最佳工藝參數(shù)。
反向電流密度和時(shí)間反向電流密度和時(shí)間實(shí)際上是決定晶核的大小和數(shù)量，當(dāng)電流較小時(shí)，形成晶核的孕育時(shí)間較長，鈦工件易氧化，所以需要大電流密度來縮短晶核形成的孕育時(shí)間；當(dāng)然如果電流密度過大時(shí)，形成的晶核會燒焦，所以控制在5-15A/dm2。反向通電的時(shí)間不宜長，控制在4-8分鐘為宜。
氫化鈦分解70％～90％，然后轉(zhuǎn)換鈦基工件通電方向(反向)；如完全分解有可能產(chǎn)生氧化鈦，影響晶核沉結(jié)效果。
以下舉幾個(gè)實(shí)施例，見表1表1 從表1分析可知，本發(fā)明通過晶核沉結(jié)后鍍鉑，能大大提高鍍鉑層的結(jié)合力。
權(quán)利要求
1.鈦基材料鍍鉑方法，包括如下步驟，(a)鈦的活化處理；(b)晶核沉結(jié)，在晶核沉結(jié)液中加入鉑液，鈦基工件接正電極，使氫化鈦分解，然后轉(zhuǎn)換通電方向，在鈦基工件表面形成鉑晶核；(c)電鍍鉑，將晶核沉結(jié)后的鈦基工件進(jìn)行鍍鉑。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(a)中鈦的活化處理中所使用的酸為5～15％草酸、10～20％硫酸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(a)、(b)與(c)所使用的酸為相同的酸。
4.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，將步驟(a)的酸液加熱至沸騰，保持2-3小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(b)中的晶核沉結(jié)液的PH值為2-4，含鉑量為3-5g/L，溫度為60-80℃。
6.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(b)中鈦基工件接正極，使氫化鈦分解的電流密度為2-4A/dm2，時(shí)間1-2分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(b)中氫化鈦分解至70％～90％，后轉(zhuǎn)換鈦基工件通電方向。
8.如權(quán)利要求1所述的鈦基材料鍍鉑方法，其特征是，所述的步驟(b)晶核沉結(jié)，在鈦基工件表面形成鉑晶核的電流密度為5-15A/dm2，時(shí)間4-8分鐘。
全文摘要
鈦基材料鍍鉑方法，包括如下步驟(a)鈦的活化處理，使用的酸為5～15％草酸、10～20％硫酸，加熱至沸騰，保持2－3小時(shí)；(b)晶核沉結(jié)，在晶核沉結(jié)液中加入鉑液，鈦基工件接正電極，使氫化鈦分解，然后轉(zhuǎn)換通電方向，在鈦基工件表面形成鉑晶核；(c)將晶核沉結(jié)后的鈦基工件進(jìn)行鍍鉑。其中，晶核沉結(jié)液pH值為2－4，含鉑量為3－5g/L，溫度為60－80℃；鈦工件接正極，使氫化鈦分解的電流密度為2－4A/dm
文檔編號C25D5/24GK1478926SQ0213673
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者戴明山, 潘建躍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 鎮(zhèn)江市特種合金材料廠