鈦合金由于具有質輕、剛度大、無磁性及較強的耐腐蝕能力,廣泛應用于航空航天、化工以及民用行業,特別是在航空發動機上,采用鈦合金材料可以減輕發動機重量從而提高推重比。但本身存在易粘著磨損、導電導熱性差、可焊性不理想、與其他金屬接觸易使接觸材料產生危害較大的電偶腐蝕等缺陷,其應用范圍受限。為克服以上缺陷,必須對其加以表面改性處理。功能性電鍍是完成這一過程的有效方法之一。但在鈦合金上實施功能性電鍍(鍍鎳、鍍銅、鍍銀等),需在表面首先破壞其鈍化膜再進行后續電鍍,才能保證功能性電鍍層的結合強度,因此鈦合金電鍍的關鍵瓶頸就是研究腐蝕活化、活化浸鎳等前處理工藝,為后續的電鍍奠定基礎。

　一、技術難點

　1.1除鈍化膜浸蝕液試驗篩選鈦合金在空氣中極易自然鈍化,鈍化膜有很好的“自愈合性”,一旦被機械損傷或浸蝕,新鮮表面暴露在空氣或水中很快又被氧化,生成新膜,具有很高的化學穩定性。當對鈦合金進行表面鍍覆時,鈍化膜將嚴重影響鈦合金與鍍層間的結合力,造成鍍層起皮、脫落等現象出現,所以要想得到有良好結合強度的鍍層,必須要消除鈍化膜的影響。

　1.2生成活化膜層的工藝研究為了更好地提高鈦合金上電鍍層結合強度,需在去除鈍化膜的同時,立即在其表面浸鍍一層薄金屬膜,使鈦合金表面與氧隔絕,防止鈍化膜再次生成,如浸鋅、浸鎳等。該操作條件要求比較苛刻,需研究選擇合適的預浸液、可靠的工藝參數及控制條件,以獲得良好的浸鍍層結合強度。

　1.3預處理對工件尺寸影響分析由于鈦合金鍍前預處理工序(即退除鈍化膜和生成活化膜)的特殊性,有別于其他材料的電鍍工藝,電鍍后的工件尺寸可能變厚或縮小。需通過試驗掌握強浸蝕時間與退除鈍化膜厚度、電鍍時間與電鍍沉積速度的關系,從而判斷電鍍多長時間可彌補預處理工序對工件的尺寸影響,為實際應用于鈦合金零件電鍍提供理論依據。

　二、試驗方案

　2.1除鈍化膜強浸蝕液選擇試驗(1)氫氟酸和硝酸混酸腐蝕;(2)氫氟酸、硝酸和鹽酸混酸腐蝕;(3)氫氟酸和鹽酸混酸腐蝕。

　2.2活化液選擇試驗(1)浸鋅活化液:采用二次浸鋅活化。原因是第1次浸鋅的鋅層比較疏松,經硝酸褪除后,第2次浸鋅得到致密的鋅層,有利于鍍層與基體的結合;(2)浸鎳活化液:含氨基乙酸和氟化鉀的鎳鹽活化液;(3)浸鎳活化液:含乙二醇、氟化氫銨和乳酸等的鎳鹽活化液。

　2.3預處理工序對工件尺寸影響試驗(1)在確定強浸蝕時間后,考察鈦合金經強浸蝕后工件尺寸的損失量;(2)按確定的工藝方法電鍍鎳,可彌補鈦合金經強浸蝕后損失量的合適鍍鎳時間。由于零件在活化浸鎳處理后,零件表面形成了一層氟基薄膜,故以F的標準電位近似于零件活化處理的電解電位)。因為銅和氟的電極電位較正,沒有自催化作用,所以用銅絲裝掛,很難在活化浸鎳中形成短路電池,鎳的沉積速度將十分緩慢。用不銹鋼絲裝掛,可使作為陰極部分的表面首先沉積鎳層,使化學鍍鎳的反應得以順利進行。

　有效控制鈦合金的滲氫當鈦合金零件接入陰極易造成滲氫,接入陽極零件表面易被鈍化。因此鈦合金零件在除油工序時,必須采用化學除油而不能采用電解除油。鈦合金除氫,所需溫度較高,一般鍍層無法承受,因此只有通過采取控制措施和選用無析氫副反應的鍍液來避免鈦合金電鍍過程產生過量吸氫。鈦合金零件在陰極上電鍍時的析氫程度決定于該鍍液的電流效率高低,電流效率越高,析氫副反應越小。