钛及钛合金制件的镀前处理

(一)概述

    钛及钛合金密度小，强度高，熔点为1800℃,但是其表面很容易划伤咬死，并缺少耐高温腐蚀的性能，当在其表面镀上适当的金属镀层后，就能克服这些缺点。钛及钛合金是非常活泼的金属，像铝、镁等金属一样很容易在表面生成氧化膜，这层膜透明且有良好的耐蚀性，在空气和一般的酸碱介质中，化学稳定性好。因此，要在钛及其合金表面上获得结合力良好的镀层，除了进行严格的镀前常规处理外，还要进行特殊的处理。这些处理包括活化预浸镀镍法和镀薄锌及氰化镀铜等。

(二)钛及钛合金制件的常规镀前处理

    ①在整平及机械抛光的基础上，首先除油污及除抛光油膏，用有机溶剂进行浸洗或蒸气洗、喷淋等清洗过程去除大部分油污。

    ②进一步用碱液脱脂或电解除油脱脂。
    ③水洗。
    ④浸蚀除去表面的氧化膜及浸蚀后留在表面的污迹。在10%~20%(质量分数)的硫酸并含有氢氮酸或其盐类的溶中，室温浸泡(2～5min,以在表面有均一的气体生成并逸出为止。

    也可用下列配方及工艺条件处理：

    盐酸(HCI)        90%～95%(体积分数)
    操作时间          在室温下浸泡1～2.5min
    氢氟酸(HF)      4%～6%(体积分数)

    ⑤水洗。水洗后如表面有污迹，可用毛刷刷掉，也可用机械方法去除。

    ⑥将钛及钛合金的制件在下列配方的溶液中浸泡，以活化其表面。溶液的配方及工艺条件如下：

        重铬酸钠        100g/L        溶液温度        90℃

        硫酸铜               5g/L        浸渍时间        1min

        氢氟酸(52%) 50mL/L

    ⑦水洗后，立即进行所需要的电镀。

(三)钛及钛合金制件的特殊预处理

    经上述处理后的钛合金制件，其表面已充分活化，可以进行各种正式的电镀。但是为了得到质量更高的镀层，可以先进行特殊预处理，再进行所需要的电镀，则镀层的质量更有保证。特殊预处理的方法有浸镍和镀薄锌等。

    1.活化预浸镍法

    这种方法就是在钛及钛合金制件的表面上进行预浸镍，以便获得一层致密而附着力又强的以镍为主体的浸镀镍层，它呈黄褐色，具有催化活性，在其上可以镀所需要的电镀层，也可以直接进行化学镀镍。浸镀镍的溶液配方及工艺条件如下：

        氯化镍(NiCl₂·6H₂O)        20g/L

        硼酸(H₃BO₃)                   50g/L        
        冰醋酸(C₂H₄O₂)         180mL/L
        乙二醇[C₂H₄(OH)₂]    700mL/L
        溶液温度                         50℃
        氟化氢铵(NH₄HF₂)        35g/L
        pH值                         5.0～5.5
        乳酸(C₃H₈O₃,88%)     20mL/L
        浸镀时间                    30min

    本浸镀镍溶液中含有氟离子，对钛表面起浸蚀活化作用，从而克服了钛易氧化难以得到结合力良好镀层的缺点。溶液中有乳酸作络合剂，使离子呈络合状态，这样可以减缓置换反应的速率，从而可以得到附着力良好且均匀致密并有催化作用的浸镀层。在操作时应特别要控制好pH值与浸镀时间。当pH>6时，其置换反应不会发生。pH<5时，置换反应的速率会过快，从而导致镀层附着力欠佳。此外，应保证有足够的置换反应时间。时间过短会使随后镀层的质量不好。

    2.预镀薄锌层

    镀薄锌层的溶液配方及工艺条件如下：

        氯化锌(ZnCl₂)            0.5%(质量分数)

        水(H₂O)                       6%(质量分数)
        溶液温度                            室温
        乙二醇                    87.5%(质量分数)
        电流密度                  0.5～0.6A/dm²
        氢氟酸(HF,40%)  4%～6%(质量分数)
        操作时间                           5min

    钛合金制件预镀锌薄层后，经过清洗，带电下槽进行氰化镀铜，其溶液成分配方及工艺条件如下：

        氰化亚铜(CuCN)        23g/L        溶液温度        室温

        氰化钠(NaCN)           34g/L        电流密度    0.5～0.6A/dm²

        碳酸钠(Na₂CO₃)        15g/L        电镀时间        5min

    该工艺所得的镀层主要用作钛及钛合金制件镀镉、镀银的底层，其结合力良好。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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