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厂家对钛棒及钛合金表面“活化膜”处理方法

2019-10-30

        近几年来研究和开发了在钛及钛合金表面上直接电沉积技术,该技术不仅保证了钛及钛合金和TC4钛棒表面上电沉积层的结合强度,还简化了工艺流程,关键步骤是表面活化及“活化膜”处理。 钛及钛合金表面的氧化膜除去并不困难,关键 是能够将钛合金表面氧化膜除去的同时,还可以生成一层薄的转化膜或金属膜层,并具有一定的活 性,使得钛基体在金属电沉积前不被重新氧化,就能使钛及钛合金表面得到良好结合强度的金属电沉积层。 还可以将活化和成膜在溶液中一次完成,如在氢氟酸和甲酰胺溶液中,既活化了表面,又能形成 深灰的活性新膜层,即氢化钛膜(TiH2)。

钛棒

     1 .活化处理

      通常纯钛比较容易活化,而钛合金表面较难活 化,则在钛合金表面活化液中必需加入氢氟酸。活化处理使用的溶液类型比较多,大致可分为两种类型: (1)一类是不含氢氟酸的溶液  ①主要是盐酸(HCl)溶液,含量多为 40%~60% (体积分数),在室温下进行;②盐酸(HCl)和硫酸 (H2SO4)的混合溶液,在室温下进行;③硝酸(HNO3)和硫酸(H2SO4)的混合溶液,在室温下进行。 (2)第二类是含氢氟酸的活化溶液 ①氢氟酸(HF)溶液 50 g/L,室温下活化 30 s;② 氢氟酸(HF) +硝酸(HNO3),室温下工作;③氢氟酸 (HF)+氟化锌(ZnF2)+乙二醇溶液;④氢氟酸(HF)  40%+硝酸(HNO3)+过氧化氢(H2O2),室温。

2 表面“活性膜”处理 

     在钛及钛合金表面生成“活性膜”的方法较多, 如氢化钛膜法、氟化钛膜法、电解活化膜法和浸活 性金属膜法等。

     将钛及钛合金置于混合酸中进行氢化处理,使 钛表面与氢结合形成一层灰黑色的连续膜层,此膜 层可保护基体在电沉积前不被氧化,同时,能使基 体金属得到良好的沉积镀层。下面介绍几种氢化钛 膜形成工艺,见表 2。 屠振密等]曾对纯钛(TA2)和钛合金(TC4) 上直接电镀进行了研究,工件经浸蚀后,采用活性 成膜处理后,可直接进行金属电沉积。作者曾经“活 性膜”处理后直接电镀镍、铜、铬等金属,均能得到结合强度很好的金属沉积层。 “活性膜”(TiH2 膜)层表面为灰暗色,它起 到了防护和结合两方面的作用:

   (1)钛是很活泼的金属,其外层电子构型为 3d2 4s2时很容易失去外层的 4 个电子。因此,钛合金在空气或水中都会很快氧化形成一层致密的氧化膜(钝化 膜),这是钛上镀覆难以得到良好结合力的主要原因。

       钛在活化膜处理过程中,在其表面生成了“活性膜” (TiH2膜)层。对 TiH2膜研究表明,Ti 和 H 之间 形成的化学键有离子键成分,电子云明显的偏向 H,使之带负电,降低了 Ti 的外层电子云密度,即降低了钛的反应活性,使之不易被迅速氧化而形成 致密的钝化膜。

  (2)研究表明,TiH2 膜层具有金属性,其外 层自由电子具有离域性。TiH2 中钛的 3d 轨道叠加 形成能带,由于能量相近,它能与基体金属 Ti 的 3d 能带重叠,从而形成金属键,这样“活性膜”(TiH2 膜)层就利用金属键将镀覆层和基体结合在一起, 从而获得了结合力良好的镀覆层。

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