钛基化学镀前活化工艺研究
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[摘 要]本文在传统活化工艺中引入了超声技术，使该工艺在超声作用下完成活化。以镀层沉积速率、镀层与基体的结合力和形貌为评价指标，重点比较和研究了改进后活化工艺。结果表明，由于超声的引入缩短了活化时间，减少了基体溶解量，提高了过渡锌层的质量传递系数，改善了活性组分锌层的排列，使其细化，从而提高镀层的沉积速率，增强镀层与基体的结合力，改善了镀层的性能。
[关键词]钛基体，化学镀，前处理
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0379-01
[Abstract]Supersonic technique was introduced into the existing activation process， and then the activation process was completed by ultrasonic action. Choose the deposition rate， the adhesive force between the coating layer and matrix and surface morphology as indexes to research and compare the improved activation process. The results indicated that supersonic technique shorted activation time， reduced dissolved quantity of substrate， increased mass transfer coefficients of transient zinc layer， fined its microstructure， while enhanced the deposition rate and improved the adhesive force between the coating layer and matrix.
[Key words]Titanium， Electroless， Pre-treatment.
钛及钛合金作为活性较强的轻金属，在空气中容易生成一层致密的氧化物薄膜，使化学镀层与基体结合不好、沉积速率低、影响镀层质量和性能。要在钛及钛合金基体表面得到沉积速率高、结合力强和性能优良的化学镀层，活化工艺是成功的关键，也是研究的热点。Sharma等[1]研究报道了在钛合金（Ti-6Al-4V）上化学镀镍及镍上镀金的工艺，提出了一种活化工艺，该工艺得到了结合力很好的镀层，能够适用于航天工业，但缺点是活化液温度过高（90～95℃），HF用量大（65mL/L），且进行二次浸锌工艺复杂。余存烨[2]和张轲等[3]也分别对浸锌活化工艺做了改进，但仍存在很多问题。
1 前处理工艺研究
1.1 钛基体的预处理
为了在钛及钛合金上获得结合力好的镀层，必须在施镀前采用适当的预处理工艺，去除钛合金基体上的氧化膜并在一定的时间内保持工件表面的活化状态，以改善镀层与基体的结合力和沉积速率。基体的预处理工艺流程为[4]：机械打磨碱液超声除油水洗酸洗除锈水洗。
1.2 超声波对活化过程的影响
酸蚀去除基体表面氧化物薄膜后，出新鲜的钛表面，钛的平衡电位很低（为-1.63V），易与HF发生氧化反应失去电子，活化液中的锌离子和氢离子得到电子被还原，使锌层把基体迅速包裹起来，防护基体进一步被氧化。
2 性能测试
图1是超声活化后化学镀镍获得的Ni-P镀层，从图中可看出镀层表面细致光亮如镜面，表面层状堆积致密，颗粒分布均匀，层状堆积定向化。图2是无超声活化后化学镀镍获得的Ni-P镀层，如图所示镀层表面较细致但无镜面光泽，表面胞状物明显变小，堆积不够紧密，个别地方镀层较薄、有孔隙，说明没有充分活化。造成后续的镀层沉积生长不好。
3 小结
本文是在传统活化工艺中引入了超声波，使其在超声作用下完成活化。通过以上分析可得，超声活化缩短了活化时间，减少了基体溶解量，一次浸锌，简化了工艺，提高了过渡锌层的质量传递系数，改善了活性组分锌层的排列，使其细化。而且获得的镀层表面细致光亮如镜面、表面层状堆积、致密、颗粒均匀。镀层与基体结合力良好通过热震、锉磨、划痕和弯曲试验，镀层没有任何起皮和脱落现象。
参考文献
[1] Sharma A K， Bhojaraj H. Electroless nickel and gold plating on titanium alloys for space applications [J]. Metal Finishing， 1992， 90（7）， 23-26.
[2] 余存烨.钛材电镀与化学镀前的清洗工艺[J].化学清洗，1998，14（4）：22～24.
[3] 张轲，刘道新.钛合金湿法镀前活化预处理工艺的研究[J].材料保护，2001，34（10）：48～49.
[4] 范洪富，张翼，闫红娟，等.一种钛及钛合金表面化学镀镍前活化工艺[P]. 公开号CN101016626.