一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦及其合金表面的電鍍工藝。包括如下步驟：除油；化學(xué)浸蝕：浸蝕液組成為硝酸350-450g/L、氫氟酸180-220g/L、余量水，室溫下浸蝕1min；活化：活化液組成為鹽酸450-550mL/L、氫氟酸4-6mL/L、硫酸鋅18-22g/L、余量水，室溫下浸漬2-3min。所述工藝操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)陳本低、不污染環(huán)境，且能顯著提高鈦基與鍍層結(jié)合力。
【專利說明】一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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。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> [0003]現(xiàn)有提高鍍基與鍍鉬層結(jié)合力的方法如下:
[0004](I)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。
[0005](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。
[0006](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。
[0007](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鉬金屬晶核，然后再進(jìn)行電鍍鉬，從而起到提高結(jié)合力的作用。
[0008](5)激光照射:把鍍好鉬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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]CN1478926A公開了一種鈦基材料鍍鉬方法，包括如下步驟:Ca)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)液中加入鉬液，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鉬晶核；(c)將晶核沉結(jié)后的鈦基工件進(jìn)行鍍鉬。其中，晶核沉結(jié)液pH值為2-4，含鉬量為3-5g/L，溫度為60-80°C ;鈦工件接正極，使氫化鈦分解的電流密度為2-4A/dm2,時(shí)間1-2分鐘；轉(zhuǎn)換通電方向后的電流密度為5_15A/dm2，時(shí)間4_8分鐘。其優(yōu)點(diǎn)是，鉬晶核直接在鈦基體上，鈦基與鍍鉬層結(jié)合力高；且，使用壽命長，鉬耗量低。上述方法中使用的酸為5~15%草酸和10~20%硫酸加熱至沸騰，保持2-3小時(shí)進(jìn)行活化，溫度較高易產(chǎn)生酸霧污染環(huán)境且對(duì)基體腐蝕嚴(yán)重。
[0015]通過以上分析可知，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】

[0016]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目之一的在于提供一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝。所述工藝操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)陳本低、不污染環(huán)境，且能顯著提高鈦基與鍍層結(jié)合力。
[0017]本發(fā)明的目之二的在于提供一種鈦及其合金表面的電鍍工藝。
[0018]為了為達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝:包括如下步驟:
[0019]除油；
[0020]化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸350_450g/L、氫氟酸180_220g/L、余量水，室溫下浸蝕 Imin ；
[0021]活化:活化液組成為鹽酸450-550mL/L、氫氟酸4_6mL/L、硫酸鋅18_22g/L、余量水，室溫下浸潰2-3min。
[0022]為達(dá)到上述目的之二，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，一種鈦及其合金表面的電鍍工藝，包括如下步驟:
[0023](a)鈦的酸洗活化處理，以清除氧化鈦，但同時(shí)會(huì)形成一層氫化鈦；
[0024](b)氫化鈦分解,在晶核沉結(jié)液中加入鉬液,鈦基工件接正電極，使氫化鈦分解，氫化鈦分解70%~90% ；
[0025](c)晶核沉結(jié)，氫化鈦分解70%~90%后轉(zhuǎn)換通電方向(鈦基鍍鉬工件接負(fù)極，工作陽極接正極)，在鈦基工件表面形成鉬晶核；
[0026](d)電鍛鉬，將晶核沉結(jié)后的欽基工件進(jìn)行鍛鉬。
[0027]進(jìn)一步，步驟(a)中鈦酸洗活化處理的工藝為:除油；化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸400g/L、氫氟酸200g/L、余量水,室溫下浸蝕Imin ;活化:活化液組成為鹽酸500mL/L、氫氟酸5mL/L、硫酸鋅20g/L、余量水，室溫下浸潰2_3min。
[0028]步驟(b、c)中晶核沉結(jié)液PH值為2-4，含鉬量為3_5g/L，溫度為60_80°C ；
[0029]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；
[0030]晶核沉結(jié)，氫化鈦分解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，鈦基工件表面形成鉬晶核，為下一步電鍍鉬打下良好的基礎(chǔ)。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0032]1、與普通鈦基鍍鉬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，由于鉬晶核是直接在鈦基體上(而不是氧化鈦和氫化鈦)生成，所以鈦基與鍍鉬層結(jié)合力很高；
[0033]2、現(xiàn)有技術(shù)鍍鉬結(jié)合力為IOMpa,最大鍍層厚度15 μ m,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)50 μ m ;
[0034]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。
[0035]4、由于這種方法的應(yīng)用，大大降低了鉬的耗量，提高了生產(chǎn)效益。
[0036]5、通過選擇適宜的活化液配比與操作條件，使鈦表面臨時(shí)沉淀鋅膜與生成相對(duì)穩(wěn)定的TiH2膜或氟化膜。氫化膜、氟化膜與鋅沉淀層有雙重作用，既能防止鈦基體進(jìn)一步氧化，起屏障作用，又能作為鍍層的過渡層，增加鍍層的結(jié)合力。如TiH2具有金屬性，其外層電子為自由電子，不僅能與基體金屬鈦形成金屬健，而且也能與鍍層金屬形成金屬健。此外，鋅化層也是鍍層良好的過渡載體，還起著活化劑作用。鋅化的鈦基體表面在電刷鍍或化學(xué)鍍過程中會(huì)發(fā)生鋅膜的溶解，并消散于鍍液中。發(fā)明人在鍍前清洗處理試驗(yàn)時(shí)，曾用氯化鎳代替硫酸鋅，但效果不佳，鍍層結(jié)合力不好，采用三氯化鐵，也有一定效果，鍍層不脫落。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0038]實(shí)施例一
[0039]本發(fā)明所提供的鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝:包括如下步驟:
[0040]除油；
[0041]化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸400g/L、氫氟酸200g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ；
[0042]活化:活化液組成為鹽酸500mL/L、氫氟酸5mL/L、硫酸鋅20g/L、余量水,室溫下浸潰 2.5min。
`[0043]實(shí)施例二
[0044]一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝:包括如下步驟:
[0045]除油；
[0046]化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸350g/L、氫氟酸180g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ；
[0047]活化:活化液組成為鹽酸450mL/L、氫氟酸4mL/L、硫酸鋅18g/L、余量水,室溫下浸潰 3min。
[0048]實(shí)施例三
[0049]一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝:包括如下步驟:
[0050]除油；
[0051]化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸450g/L、氫氟酸220g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ；
[0052]活化:活化液組成為鹽酸550mL/L、氫氟酸6mL/L、硫酸鋅22g/L、余量水,室溫下浸潰 3min。
[0053]實(shí)施例四
[0054]本發(fā)明所提供的鈦基材料鍍鉬方法，步驟如下:在電鍍前鈦基工件進(jìn)行酸洗活化處理:除油；化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸400g/L、氫氟酸200g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ;活化:活化液組成為鹽酸500mL/L、氫氟酸5mL/L、硫酸鋅20g/L、余量水,室溫下浸潰2-3min。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，含鉬量為3_5g/L，保溫溫度為60-80°C ;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)行電鍍鉬。
[0055]其中，晶核沉結(jié)液配制有三大因素:
[0056]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。
[0057]②鉬含量，鉬含量過低時(shí)，晶核難形成；鉬含量過高時(shí)，形核的晶核是黑鉬晶核，所以鉬含量在3_5g/L為宜。
[0058]③溫度，晶核沉結(jié)液溫度過低時(shí)，晶核難形成；過高時(shí)，鉬化合物易分解，當(dāng)溫度在60-80°C時(shí)為宜。
[0059]經(jīng)大量試驗(yàn)得出:PH值為2-4，鉬含量為3_5g/L，溫度為60_80°C時(shí)，能保證晶核沉結(jié)質(zhì)量，通過鍍鉬后鍍層結(jié)合力高。
[0060]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)。
[0061]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(huì)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。
[0062]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。
[0063] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明 通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦及其合金電鍍前的清洗活化工藝:包括如下步驟: 除油； 化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸350-450g/L、氫氟酸180-220g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ； 活化:活化液組成為鹽酸450-550mL/L、氫氟酸4_6mL/L、硫酸鋅18_22g/L、余量水，室溫下浸潰2_3min。
2.一種鈦及其合金表面的電鍍工藝，包括如下步驟， (a)鈦的酸洗活化處理； (b)氫化鈦分解，在晶核沉結(jié)液中加入鉬液，鈦基工件接正電極，使氫化鈦分解，氫化鈦分解70%~90% ； (c)晶核沉結(jié)，在氫化鈦分解70%~90%后轉(zhuǎn)換通電方向，在鈦基工件表面形成鉬晶核； (d)電鍛鉬，將晶核沉結(jié)后的欽基工件進(jìn)行鍛鉬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征是，所述的步驟(a)中鈦的酸洗活化處理工藝為:除油；化學(xué)浸蝕:浸蝕液組成為硝酸350-450g/L、氫氟酸180-220g/L、余量水，室溫下浸蝕Imin ;活化:活化液組成為鹽酸450-550mL/L、氫氟酸4-6mL/L、硫酸鋅18_22g/L、余量水，室溫下浸潰2_3min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的工 藝，其特征是，所述的步驟(a)~(d)中所使用的酸為相同的酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征是，將步驟(a)的酸液加熱至沸騰，保持2-3小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征是，所述的步驟(b、c)中的晶核沉結(jié)液的PH值為2-4，含鉬量為3-5g/L，溫度為60-80°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征是，所述的步驟(c)晶核沉結(jié)，在鈦基工件表面形成鉬晶核的電流密度為5-15A/dm2，時(shí)間4-8分鐘。
【文檔編號(hào)】C25D5/28GK103806057SQ201210450343
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】劉茂見 申請(qǐng)人:無錫三洲冷軋硅鋼有限公司