钛合金新型镀镍工艺的研究_王一栋

钛合金新型镀镍工艺的研究ANovelNickelElectroplatingProcessonTitaniumAlloy王一栋,周海晖,刘文乐,戴磊,旷亚非(湖南大学化学化工学院,湖南长沙410082)WANGYi-dong,ZHOUHai-hui,LIUWen-le,DAILei,KUANGYa-fei(FacultyofChemistryandChemicalEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China)摘要:通过在瓦特镀镍液中添加金属配位剂和金属阳极活化剂,对钛电极先采用阳极脉冲电流活化,再对活化后的钛电极进行脉冲电沉积,在TC11钛合金表面获得了结合力优良的镍镀层。研究了电解液组分、工艺参数对镀层结合力的影响。结果表明,在硫酸镍电解液中添加40gL阳极活化剂,采用1.4Adm2阳极脉冲电流对TC11钛合金进行电化学处理,可使TC11钛合金产生活性溶解,将脉冲电流切换为阴极电沉积后,便可在TC11钛合金表面沉积一层结合力优良的镍镀层。文章讨论了脉冲阴、阳极平均电流密度、占空比、频率、电解液组分等工艺参数对镍镀层质量的影响。关键词:钛合金;脉冲电流;电镀;结合力Abstract:AnicklecoatingwithgoodadhesioniselectroplatedbyusingcathodicpulsecurrentonthesurfaceofTC11titaniumalloywhichisfirstactivatedthroughanodicpulsecurrentinNiSO4electrolytecontainingmetalcomplexingagentandanodicactiveadditive.Influencesofthecomponentsoftheelectrolyteandparametersofthetechnologyonadhesionofthecoatingtotitaniumalloyareinvestigated.TheresultsshowthatTC11titaniumalloywouldactivelydissolvewhen40gLanodicactiveadditiveisaddedtoNiSO4electrolyteand1.4Adm2anodicpulsecurrentisappliedonit,thenanickelcoatingwithgoodadhesiontotitaniumalloyisobtainedafterswitchinganodicpulsecurrenttocathodicpulsecurrent.Influencesoftheaveragecathodicpulsecurrentdensity,theaverageanodicpulsecurrentdensity,dutycycle,frequency,concentrationofthecomponentsoftheelectrolyteandotherparametersonthequalityofthenickelcoatingarealsodiscussed.Keywords:titaniumalloy;pulsecurrent;electroplating;adhesion中图分类号:TQ153文献标识码:A文章编号:1000-4742(2007)02-0010-040前言钛合金具有密度小、比强度高,耐蚀性、热稳定性好等优点,可在500～600℃高温下长期工作而不丧失其原有的机械性能,在许多领域特别是宇航工业中获得了广泛的应用[1-3]。但钛及钛合金耐磨性、导电导热性、可焊性能并不十分理想[4-5],限制了其应用范围。选用适当的电镀工艺对钛合金进行表面处理,可改善其表面性能,扩大其应用范围。由于钛在热力学上是一种不稳定的金属,标准电极电位为-1.63V(vsSHE),与氧具有极强的亲和力,因而在钛表面覆盖着一层薄而致密的氧化膜,使其处于钝化状态;即使是清理干净的钛表面,一旦置于空气或水溶液等含氧介质中又很快重新生成新膜[6-7],使得钛上电镀难以进行。如何解决钛表面与镀层之间的结合力一直是钛表面处理研究的重点之一。目前提高钛合金上电镀层结合强度的方法大致可分为三类。(1)预镀膜:即在去除氧化膜的同时,立即在其表面浸镀一薄层金属,如浸锌、浸镍[8-9]等,该法操作条件比较苛刻,难以获得结合良好的镀层。(2)转化膜:用结合牢固的化学转化膜取代氧化膜,如氢化钛膜、氟化物膜[3,10]等,该法的缺点在于膜厚度难于控制,工艺复杂。(3)表面粗化:即通过吹砂或浸蚀[11-14],增强钛表面粗糙度,加强机械咬合,通过物理方法增加镀层的结合力。与前两种