一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法與流程
2023-04-24 06:56:46
本發明涉及表面工程技術領域，具體涉及一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法。
背景技術：
鈦合金以其優良的耐蝕性、極高的強度比而被譽為第三金屬，在航空航天等工業中得到了極其廣泛的應用。鈦合金是一種極易滲氫的金屬，在電鍍過程中，鈦合金表面析氫量隨陰極極化電位的增加而明顯增大，氫以原子態吸附在鈦合金表層，通過鈦合金晶格向內擴散，形成脆性晶間化合物，引起氫脆，特別是工作環境複雜的鈦合金零件，一旦發生氫脆將會導致嚴重的後果。因此在電鍍或化學鍍的過程中，控制滲氫量顯得極為重要。
現有公開的鈦合金電鍍銅方法，主要包括除油、吹砂、活化、氫化、預鍍鎳、氰化鍍銅等工序，其活化處理工序或氫化處理工序通常採用含有氟硼酸、氫氟酸或濃度較高等強腐蝕酸性溶液對鈦合金零件進行浸蝕處理，以達到活化鈦合金零件表面提高電鍍結合力的目的，該類強腐蝕酸性溶液對鈦合零件進行預處理存在基體材料滲氫量大、廢水處理困難，對環境汙染大等缺點。而另外現有鈦合金電鍍銅方法採用的直流電鍍方法對零件基體材料的滲氫量較大，而且當鍍層厚度大於0.05mm時，存在鍍層粗糙的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，具有滲氫量少、鍍層平整的優點。
本發明一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，包括：
a、陽極活化：將鈦合金零件置於預鍍鎳槽中陽極上，用0.3～0.5a/dm2的電流密度對零件通電處理2～5min；
b、預鍍鎳：在室溫下，將陽極活化後的鈦合金零件置於銅槽中進行電鍍；其中，電鍍採用的陰極電流密度4～5a/dm2，電鍍時間為5～8min；
c、鍍銅：在銅槽中，將預鍍鎳後的鈦合金零件採用雙向脈衝電流進行鍍銅，即得。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，還包括在陽極活化前對鈦合金零件進行預處理步驟，所述預處理步驟包括將鈦合金零件進行除油處理和吹砂處理。
上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，所述除油處理為有機溶濟除油、電化學除油或化學除油處理中的一種。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，所述吹砂工序為乾式吹砂法或溼式吹砂法；所述乾式吹砂法為採用壓力0.2～0.3mpa、粒度為80～120目的金鋼砂，對鈦合金零件表面進行噴砂處理，除去零件表面氧化層。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，a步驟中所述鎳槽為氯化鎳和鹽酸組成的鎳電鍍槽；其中，氯化鎳與鹽酸重量比為200～250:180～220。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，其中c步驟中所述銅槽為氰化亞銅、氰化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉和酒石酸鉀鈉組成的銅電鍍槽；其中，按照重量比，氰化亞銅:氰化鈉:碳酸鈉:氫氧化鈉:酒石酸鉀鈉＝38～42:55～65:32～38:12～18:35～45。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，其中c步驟中所述雙向脈衝電流的頻率為500～2000hz，正相佔空比為10～20％，負相佔空比為10～20％，正相平均電流密度0.8～1.2a/dm2，負相平均電流密度3～5a/dm2。
進一步的，上述一種陽極活化鈦合金電鍍銅的方法，其中c步驟中鍍銅溫度為10～60℃。
本發明的原理：金屬零件置於陽極時被氧化最外層金屬溶解並析出氧氣，金屬零件置於電解池陰極被還原形成電鍍層並析出氫氣。
本發明的有益效果是：
(1)採用在預鍍鎳槽中通陽極電流進行陽極活化，根據電解原理，陽極活化過程中，零件表面析出的是氧氣，從而大減小了活化過程基體材料的滲氫量，環境汙染小；
(2)採用雙向脈衝電流對鈦合金零件進行鍍銅，當零件通負相電流時，零件表面發生電沉積同時析出氫氣，當零件通正相電流時，根據電解原理，零件表面發生部分鍍層溶解，同時析出氧氣，氧氣與氫氣發生化學反應生成水，大大降低了零件表面的氫的濃度，從而大大降低了零件在電鍍過程中基體材料的滲氫量；
(3)採用雙向脈衝電流對鈦合金零件進行鍍銅，當零件通正相電流時，零件表面發生部分鍍層溶解，根據尖端放電原理，可使零件表面凸起的鍍層優先溶解，從而提高了鍍層的平整性。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不局限於以下所述。
實施例1
根據本發明，鈦合金電鍍銅工藝流程，主要包括除油、吹砂、陽極活化、預鍍鎳、鍍銅工序。並按以下步驟進行電鍍。
(1)除油工序：採用有機溶濟除油。
(2)吹砂工序：可採用乾式吹砂法，壓力0.2mpa，80目的金鋼砂對鈦合金零件進行噴砂處理，吹除零件表面氧化層。
(3)陽極活化：
1l溶液中含有：氯化鎳200g，鹽酸(密度1.19g/ml)180g；
陽極電流密度：0.3a/dm2；
工作溫度：20℃；
電鍍時間：2min。
(4)預鍍鎳
1l溶液中含有：氯化鎳200g，鹽酸(密度1.19g/ml)180g；
陰極電流密度：4a/dm2；
工作溫度：20℃；
電鍍時間：5min。
(5)鍍銅
溶液組成為：氰化亞銅40g/l，氰化鈉60g/l，氫氧化鈉15g/l，碳酸鈉35g/l，酒石酸鉀鈉40g/l；
電流參數：脈衝頻率(500～2000)hz，正相佔空比為20％，負相佔空比為20％，正相平均電流密度1a/dm2：負相平均電流密度4a/dm2；
工作溫度：20℃。
實施例2
根據本發明，鈦合金電鍍銅工藝流程，主要包括除油、吹砂、陽極活化、預鍍鎳、鍍銅工序。並按以下步驟進行電鍍。
(1)除油工序：採用電化學除油。
(2)吹砂工序：可採用乾式吹砂法，壓力0.3mpa，120目的金鋼砂對鈦合金零件進行噴砂處理，吹除零件表面氧化層。
(3)陽極活化：
1l溶液中含有：氯化鎳250g，鹽酸220g；
陽極電流密度：0.5a/dm2；
工作溫度：30℃；
電鍍時間：5min。
(4)預鍍鎳
1l溶液中含有：氯化鎳230g，鹽酸(密度1.19g/ml)200g；
陰極電流密度：4.5a/dm2；
工作溫度：25℃；
電鍍時間：7min。
(5)鍍銅
溶液組成為：氰化亞銅38g/l，氰化鈉55g/l，氫氧化鈉12g/l，碳酸鈉32g/l，酒石酸鉀鈉35g/l；
電流參數：脈衝頻率(500～2000)hz，正相佔空比為20％，負相佔空比為20％，正相平均電流密度1a/dm2：負相平均電流密度4a/dm2；
工作溫度：40℃。
實施例3
根據本發明，鈦合金電鍍銅工藝流程，主要包括除油、吹砂、陽極活化、預鍍鎳、鍍銅工序。並按以下步驟進行電鍍。
(1)除油工序：採用化學除油。
(2)吹砂工序：可採用溼式吹砂法，壓力0.2mpa，100目的金鋼砂對鈦合金零件進行噴砂處理，吹除零件表面氧化層。
(3)陽極活化：
1l溶液中含有：氯化鎳240g，鹽酸210g；
陽極電流密度：0.4a/dm2；
工作溫度：24℃；
電鍍時間：4min。
(4)預鍍鎳
1l溶液中含有：氯化鎳250g，鹽酸(密度1.19g/ml)220g；
陰極電流密度：5a/dm2；
工作溫度：30℃；
電鍍時間：8min。
(5)鍍銅
溶液組成為：氰化亞銅42g/l，氰化鈉65g/l，氫氧化鈉18g/l，碳酸鈉38g/l，酒石酸鉀鈉45g/l；
電流參數：脈衝頻率(500～2000)hz，正相佔空比為20％，負相佔空比為20％，正相平均電流密度1a/dm2：負相平均電流密度4a/dm2；
工作溫度：60℃。
採用不同的鈦合金電鍍銅工藝，分別採用不同的活化方法和電鍍電流，在相同成份的電鍍銅槽液中，對上述實施例中電鍍銅的tc4鈦合金試樣電鍍厚度為0.005mm的銅層，用氫含量檢測儀檢測試樣電鍍前後的氫含量(分別檢測5個試樣，取平均值)，計算出各電鍍工藝的滲氫量見下表1。
表1各電鍍工藝滲氫量檢測結果
從表1中各對照組及實施組的測試數據說明，本發明的電鍍工藝滲氫量明顯低於對照組。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明並非局限於本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用於各種其他組合、修改和環境，並能夠在本文所述構想範圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和範圍，則都應在本發明所附權利要求的保護範圍內。