一种钛合金表面电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面电镀的方法技术领域，具体涉及到一种钛合金表面电镀方 法。
【背景技术】
[0002] 钛合金具有高强度、低密度和良好的耐蚀性，还可以与玻璃封接满足高气密使用 条件要求，因此在航空、航天、造船、核电等领域应用越来越广泛，在载人航天和空间站上也 不乏这类连接器的使用。
[0003] 钛合金存在耐磨性差、容易划伤和咬死、可焊性不良、导电能力较低等缺陷，需要 表面处理进行改善，其中镀镍磷合金后镀金可解决钛合金在耐磨性、导电性、可焊性等方面 的不足。
[0004] 钛在热力学上是一种不稳定的金属，当其表面置于空气或水溶液等含氧介质时， 就很快生成新的氧化膜。若按常规进行前处理，这层氧化膜使得钛上进行电镀或化学镀时， 因为氧化膜的存在使沉积金属原子与钛基体原子间不能形成金属键，镀层结合力很差。因 此，要想在钛及钛合金上得到合格的电镀层，镀覆预处理是非常重要的步骤。
[0005] 钛合金表面镀覆前预处理有"活性膜"法预处理和金属底层法预处理。活性膜的 作用是在除去钛合金表面氧化膜的同时，代之以一层与基体结合良好的且具有一定活性的 膜，包括氢化膜和氟化膜。活性膜与基体和镀层都有很好的结合强度，在活性膜上直接施镀 镍、铜、铬等金属，能得到结合力优良的镀覆层。以TiH 2"活性膜"为例，首先是防护作用：Ti 和H之间形成的化学键有离子键成分，电子云明显偏向H，使之带负电，于是就降低了 Ti的 外层电子云密度，降低了钛的反应活性，使之不被迅速氧化而形成致密的钝化膜；其次TiH2 膜外层电子具有离域性，活性膜具有金属键作用，可以将镀层和基体结合在一起从而获得 结合力良好的镀覆层。钛的氢化膜可以是钛在盐酸加硫酸或者二甲替酰胺加氢氟酸，或者 硫酸和草酸煮沸几十分钟得到。钛的氟化膜具有类似的作用，经过专门活化液处理的表面 呈灰色，氟化膜的厚度在10纳米以上，镀覆1微米镍和几十纳米的金，适当热处理后加镀金 至所需厚度。以上方法，作业效率低，适用钛合金的范围不广，经过试验证明可靠性不强。
[0006] 钛的金属底层法预处理，是在除去表面氧化膜后，尽快先镀上一层金属底层，如浸 锌、浸镍、闪镀镍等，然后在此底镀层上电镀所需要的镀层。为了提高结合力，通常镀后还要 进行热处理。
[0007] 也有对钛合金在HF-ZnF2-乙二醇溶液中阴极活化镀上薄锌层作底层解决镀层结 合力问题，但薄锌层上电镀广泛使用的底镍层，镀层本身结合力就差，薄锌层上也不能直接 镀金。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种钛合金镀层与基体结合力强的方法。
[0009] 为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种钛合金表面电镀方法，包括以 下步骤：
[0010] (1)、对钛合金工件进行清洁处理，然后置于化学抛光液中进行抛光处理；得到抛 光件；
[0011] ⑵、抛光件清洗后置于活化液中进行活化处理，清洗后得到活化件；
[0012] (3)、活化件置于浸蚀液中处理，然后置于非水预电镀液中预镀，得到含有底镍层 的预镀件；
[0013] (4)、清洗预镀件，然后在预镀件上镀镍；其中
[0014] 活化液的组成为氟化氢铵1(^/1~3(^/1、草酸2(^/1~4(^/1、95%~98%的硫 酸20ml/L~30ml/L的水溶液；浸蚀液是以无水乙醇和乙二醇的混合溶液作为溶齐I」，含有氟 化氢铵20g/L~30g/L ;非水预电镀液以乙二醇为溶剂，含有氯化镍30g/L~35g/L，硼酸 40g/L ~45g/L、氟化氢按 40g/L ~45g/L、梓檬酸 25g/L ~30g/L、磷酸 10ml/L ~15ml/L。
[0015] 化学抛光液的组成为：化学纯硝酸400ml/L~600ml/L、化学纯氢氟酸200ml/L~ 3001111/1和化学纯硫酸4001111/1~6001111/1 ;其中化学纯硝酸的质量分数为67%~69%;化 学纯氢氟酸质量分数为38 %~42%，化学纯硫酸的质量分数为95 %~98%。
[0016] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0017] 本发明的浸蚀液和非水预电镀液采用低冰点、高沸点、挥发性低的醇类代替水作 溶剂，减小电解液的极性，防止钛金属夺取溶液中的氧元素形成氧化钛。
[0018] 同时，在钛合金表面活化处理到预镀镍结束这一过程中，钛合金表面始终覆盖非 水的液体膜隔离空气，抑制钛表面瞬间氧化的作用。
[0019] 再者，钛合金经非水的浸蚀液弱腐蚀后，免清洗直接进入镍盐的乙二醇溶液镀底 镍，比已有的浸镍工艺具备更好的结合力和生产效率，而且镀液没有任何难闻的气味。
【具体实施方式】 [0020] 实施例1
[0021] 钛合金表面电镀方法，包括以下步骤：
[0022] (1)、对钛合金工件进行化学脱脂和有机脱脂，去除表面脂类物质和污渍，实现清 洁处理。清洁处理完毕后置于化学抛光液中进行抛光处理，得到抛光件。
[0023] 化学抛光液的组成为：化学纯硝酸500ml/L、化学纯氢氟酸250ml/L和化学纯硫 酸500ml/L ;其中化学纯硝酸的质量分数为67%~69% ;化学纯氢氟酸质量分数为38%~ 42%，化学纯硫酸的质量分数为95 %~98%。
[0024] (2)、抛光件用水或者乙醇清洗后置于活化液中进行常温活化处理70秒，活化液 的组成为：氟化氢铵l〇g/L、草酸40g/L、分析纯硫酸30ml/L的水溶液，分析纯硫酸的质量分 数为95%~98%。清洗后得到活化件。
[0025] (3)、活化件使用无水乙醇清洗后置于浸蚀液中处理10秒，以保持钛金属活性。浸 蚀液的组成为：无水乙醇900ml、乙醇100mL和氟化氢按20g。
[0026] 活化完毕后将其置于非水预电镀液中预镀，得到含有底镍层的预镀件。其中非水 预电镀液的组分为：
[0027]
[0028] 预镀的温度为65°C，阴极电沉积控制电压：Dc8V，电镀时间为4分钟；然后调节电 压Dc4V，再电镀5分钟；阳极用电解镍板。
[0029] (4)、清洗预镀件，然后在预镀件上镀上镀层。预镀件上镀上镀层可以为现有常规 方法镀上镍层或者镀上金层，例如可以依次为弱酸性环境下进行化学镀镍、电镀镀低应力 镍和电镀镀镍或镀金。
[0030] 实施例2
[0031] 钛合金表面电镀方法，包括以下步骤：
[0032] (1)、对钛合金工件进行化学脱脂和有机脱脂，去除表面脂类物质和污渍，实现清 洁处理。清洁处理完毕后置于化学抛光液中进行抛光处理，得到抛光件。
[0033] 化学抛光液的组成为：化学纯硝酸500ml/L、化学纯氢氟酸250ml/L和化学纯硫 酸500ml/L ;其中化学纯硝酸的质量分数为67%~69% ;化学纯氢氟酸质量分数为38%~ 42%，化学纯硫酸的质量分数为95 %~98%。
[0034] (2)、抛光件用水或者乙醇清洗后置于活化液中进行常温活化处理70秒，活化液 的组成为：氟化氢按l〇g/L、草酸40g/L、硝酸铺按lg/L~5g/L、分析纯硫酸30ml/L的水溶 液，分析纯硫酸的质量分数为95%~98%。清洗后得到活化件。
[0035] (3)、活化件使用无水乙醇清洗后置于浸蚀液中处理10秒，以保持钛金属活性。浸 蚀液的组成为：无水乙醇900ml、乙醇100mL和氟化氢按20g。
[0036] 活化完毕后将其置于非水预电镀液中预镀，得到含有底镍层的预镀件。其中非水 预电镀液的组分为：
[0037]<