专利名称：钛基材料镀铂方法
技术领域：
本发明涉及电镀技术领域，特别涉及钛基电镀技术。
背景技术：
钛是强氧化元素，只要有空气和水存在，即使在室温下也能迅速形成一层致密的氧化钛[1]。由于氧化钛的存在使钛基工件电镀变得十分困难，在未经特殊处理的钛板上电镀任何金属都很容易剥落。
现有提高镀基与镀铂层结合力的方法如下(1)喷砂毛化法在压缩空气的作用下，使砂粒冲撞钛材表面，使钛基粗糙度增加，起到增加钛基和镀层之间的机械结合力的作用[2]。
(2)化学毛化在某种腐蚀液中进行较长时间的反应使钛基表面腐蚀出微小的腐蚀坑，从而起到提高钛基和镀层之间的机械结合力的作用。
(3)醇(醚)类无水电镀活化液和电镀液使用不含水的醇或醚类，避免了水和钛直接接触，使钛材表面在电镀前的氧化程度减弱。从而起到提高钛基和镀层之间的结合力的作用。
(4)磁控溅射用贵金属作为靶材，通过溅射方法使钛材表面形成一层铂金属晶核，然后再进行电镀铂，从而起到提高结合力的作用。
(5)激光照射把镀好铂的钛工件在激光的照射下进行重熔处理。从而起到提高结合力的作用。
尽管提高钛与镀层之间结合力的方法很多，每种方法在某种程度上也起到一定的作用，但却存在不足。
1、喷砂毛化法和化学腐蚀毛化法是增加钛基的粗糙度的一种方法，能提高钛基和镀层之间的机械结合力，由于氧化皮仍然存在，钛基表面的性质没有改变，所以未能从根本上解决问题。
2、醇类或醚类无水电镀方法确能减轻钛基表面氧化问题，但醇类和醚类中仍然有一定量的水，氧化的问题无法彻底解决，另外醇和醚都是易燃品，在实际生产中很难实践。
3、磁控溅射是提高钛基与镀层结合力的有效方法，但在磁控溅射中贵金属浪费大，而且很难完成大面积整个面的溅射工作。
4、激光照射属于镀后处理，能收到明显的效果，但费用很高。
通过以上四点分析可知，尽管提高钛基与镀层之间结合力的研究很多，但未真正解决这一问题，所以要寻找一种既能彻底解决问题，又能降低生产成本的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能彻底解决上述方法的不足，又能降低生产成本，且钛基工件使用寿命长、铂耗量低的钛基镀铂方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是，包括如下步骤(a)钛的活化处理，以清除氧化钛，但同时会形成一层氢化钛；(b)晶核沉结，在晶核沉结液中加入铂液，钛基工件接正电极，使氢化钛分解，然后转换通电方向，在钛基工件表面形成铂晶核；(c)电镀铂，将晶核沉结后的钛基工件进行镀铂。
进一步，步骤(a)中钛活化处理中所使用的酸为5～15％草酸、10～20％硫酸。
所述的步骤(a)、(b)与(c)所使用的酸为相同的酸。
其中，步骤(a)中的酸液的加热至沸腾，保持2-3小时；步骤(b)中晶核沉结液PH值为2-4，含铂量为3-5g/L，温度为60-80℃步骤(b)中钛基工件接正极，使氢化钛分解，电流密度为2-4A/dm2，时间1-2分钟；晶核沉结，氢化钛分解至70％～90％，后转换钛基工件通电方向(反向)，电流密度为5-15A/dm2，时间4-8分钟，钛基工件表面形成铂晶核，为下一步电镀铂打下良好的基础。
本发明的优点是1、与普通钛基镀铂相比增加了晶核沉结工艺，晶核沉结必须在一定的温度、一定的酸浓度和一定的电流作用下才能产生，由于铂晶核是直接在钛基体上(而不是氧化钛和氢化钛)生成，所以钛基与镀铂层结合力很高；2、现有技术镀铂结合力为10Mpa，最大镀层厚度15μm，本发明电镀的试样结合力达到16Mpa，最大镀层厚度达50μm；3、用喷砂方法处理的阳极使用寿命为6个月，用化学腐蚀方法处理的阳极使用寿命为8个月，用醇(醚)类无水电镀的阳极使用寿命最多不超过10个月；用磁控溅射和激光照射方法生产的阳极使用寿命长达12个月，但价格要高20％，而用本发明能在基本不增加生产成本的基础上使用寿命长达12-14个月。
4、由于这种方法的应用，大大降低了铂的耗量，提高了生产效益。
具体实施例方式
本发明所提供的钛基材料镀铂方法，步骤如下在电镀前钛基工件进行活化处理，使用的酸为5～15％草酸、10～20％硫酸，加热至沸腾，保持2-3小时；后放入晶核沉结电化学槽中，槽中晶核沉结液的PH值为2-4，含铂量为3-5g/L，保温温度为60-80℃；钛基工件接正极(正向)，使氢化钛分解，电流密度为2-4A/dm2，时间1-2分钟；氢化钛分解70％～90％，然后转换钛基工件通电方向(反向)，提高电流密度到5-15A/dm2，时间4-8分钟；再进行电镀铂。
其中，晶核沉结液配制有三大因素①PH值，PH值过低时形成的晶核结合力较差，PH值过高时晶核难形成，所以PH值控制在2-4为宜。
②铂含量，铂含量过低时，晶核难形成；铂含量过高时，形核的晶核是黑铂晶核，所以铂含量在3-5g/L为宜。
③温度，晶核沉结液温度过低时，晶核难形成；过高时，铂化合物易分解，当温度在60-80℃时为宜。
经大量试验得出PH值为2-4，铂含量为3-5g/L，温度为60-80℃时，能保证晶核沉结质量，通过镀铂后镀层结合力高。
正向电流密度和时间正向电流密度和时间实际上是根据活化酸处理时氢化钛的厚度来确定的，当氢化钛消除80％时必须立即通反向电流。在本发明规定的酸处理工艺条件下，电流密度为2-4A/dm2，时间1-3分钟为最佳工艺参数。
反向电流密度和时间反向电流密度和时间实际上是决定晶核的大小和数量，当电流较小时，形成晶核的孕育时间较长，钛工件易氧化，所以需要大电流密度来缩短晶核形成的孕育时间；当然如果电流密度过大时，形成的晶核会烧焦，所以控制在5-15A/dm2。反向通电的时间不宜长，控制在4-8分钟为宜。
氢化钛分解70％～90％，然后转换钛基工件通电方向(反向)；如完全分解有可能产生氧化钛，影响晶核沉结效果。
以下举几个实施例，见表1表1 从表1分析可知，本发明通过晶核沉结后镀铂，能大大提高镀铂层的结合力。
权利要求
1.钛基材料镀铂方法，包括如下步骤，(a)钛的活化处理；(b)晶核沉结，在晶核沉结液中加入铂液，钛基工件接正电极，使氢化钛分解，然后转换通电方向，在钛基工件表面形成铂晶核；(c)电镀铂，将晶核沉结后的钛基工件进行镀铂。
2.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(a)中钛的活化处理中所使用的酸为5～15％草酸、10～20％硫酸。
3.如权利要求1或2所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(a)、(b)与(c)所使用的酸为相同的酸。
4.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，将步骤(a)的酸液加热至沸腾，保持2-3小时。
5.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(b)中的晶核沉结液的PH值为2-4，含铂量为3-5g/L，温度为60-80℃。
6.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(b)中钛基工件接正极，使氢化钛分解的电流密度为2-4A/dm2，时间1-2分钟。
7.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(b)中氢化钛分解至70％～90％，后转换钛基工件通电方向。
8.如权利要求1所述的钛基材料镀铂方法，其特征是，所述的步骤(b)晶核沉结，在钛基工件表面形成铂晶核的电流密度为5-15A/dm2，时间4-8分钟。
全文摘要
钛基材料镀铂方法，包括如下步骤(a)钛的活化处理，使用的酸为5～15％草酸、10～20％硫酸，加热至沸腾，保持2－3小时；(b)晶核沉结，在晶核沉结液中加入铂液，钛基工件接正电极，使氢化钛分解，然后转换通电方向，在钛基工件表面形成铂晶核；(c)将晶核沉结后的钛基工件进行镀铂。其中，晶核沉结液pH值为2－4，含铂量为3－5g/L，温度为60－80℃；钛工件接正极，使氢化钛分解的电流密度为2－4A/dm
文档编号C25D5/24GK1478926SQ0213673
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月30日 优先权日2002年8月30日
发明者戴明山, 潘建跃 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 镇江市特种合金材料厂