钛钽的电镀
钛合金上电镀工艺简介
钛合金上电镀工艺简介一、引言钛及其合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀的特点，所以在各种领域应用都非常广泛。
特别是在电子、航空航天等领域，其优点更是得到了充分地发挥。
但是由于钛合金表面易咬死、焊接性能差，要想完全发挥其作用，还必须先在其表面镀覆上一层其他金属，如镍、铜、铬、金等。
这样既发挥了钛合金的强度高和重量轻的优点，又改善了其表面易咬死、难焊接的缺点。
钛是一种非常活泼的金属，但通常钛及其合金都表现出稳定的性质，这是因为钛和空气中的氧和氮有很强的亲和力，其表面很容易生成一层致密钝化膜。
要想在钛表面获得结合力较好的镀层，必须先破坏其钝化膜。
但是钛的钝化速度太快，钝化膜刚被去除掉就又会马上再生成，这给电镀带来了很大的困难。
目前常用的方法一般有两种：一种是加强前处理控制，即想办法将钛合金表面的钝化膜破坏，并且在电镀之前不重新生成过厚的钝化膜，然后在相对新鲜的表面上进行电镀；另外一种方法是进行后处理，一般是通过高温处理，使结合力不太好的镀层通过高温下的扩散作用和基体结合成牢固的金属键。
二、提高钛合金上镀层结合力的常用方法（一）镀前处理法（1）喷砂法众所周知，喷砂可以去除金属表面的钝化层，又可以使其表面粗化，加强了机械咬合力，从而提高镀层结合力。
实验证明，喷砂对钛上电镀同样有效。
笔者曾将喷砂和未喷砂纯钛试片进行了电镀后结合力的比较，发现喷砂处理过的结合力明显要好很多。
但喷砂会增加工件的应力，同时对于一些精度要求较高的工件是不适合喷砂处理的。
(2)过渡膜法①氢化膜哈工大张景双等[ 1 ] 在进行工业纯钛表面电镀时采用了HCI(500ml/L)与TiCI3 (10〜20ml/L )的混合液再添加一些添加剂的活化配方，得到了结合力良好的镀层。
他们经过分析发现，经这种活化液处理后的钛表面会生成一层灰黑色的膜。
在这层膜上再进行电镀，就能得到结合力良好的镀层。
利用X射线衍射法和光电子能谱法作进一步分析发现，这层膜的主要成分是TiH2，其分别与钛基体和镀层之间形成一定的金属键，保证了结合力的要求。
钛阳极介绍
钛阳极就是钛基金属氧化物涂层中的阳极。
根据其表面催化涂层不同分别具有析氧功能、析氯功能。
一般电极材料要具有良好的导电性，极距变化小，耐腐蚀性强，机械强度和加工性能好，寿命长，费用低，对电极反应具有良好的电催化性能，目前钛是最能满足以上综合要求的金属，一般采用工业纯钛TA1\TA2。
中文名钛阳极外文名titanium anode目录1. 1介绍2. 2优点3. 3分类1. ▪溶性阳极和不溶性阳极2. ▪氯碱工业用钛阳极3. ▪电镀用钛阳极1. ▪铅及铅合金阳极2. ▪涂层钛阳极介绍编辑钛阳极上的金属氧化物涂层的作用是：电阻率低，具有良好的导电性(钛本身导电性能不好)，贵金属涂层的化学组成稳定，晶体结构稳定，电极尺寸稳定，耐蚀性好，寿命长，具有良好的电催化性能，有利于降低析氧、析氯反应的过电位，节约电能。
优点编辑1、钛阳极工作寿命长，隔膜法生产氯碱工业中，金属阳极耐氯和碱的腐蚀，阳极寿命己达6年以上，而石墨阳极仅为8个月。
2、可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，因而可提高金属产品纯度。
3、可提高电流密度。
隔膜法生产氯碱中，石墨阳极的工作电流密度为8A/dm2，钛阳极可成倍地增加，达17A/dm2，这样在电解厂房、电解槽相同的条件下，产量可增加1倍，提高了单槽生产能力，有效地提高了劳动生产效率。
在高工作电流密度下进行电解时，使用钛阳极比较适宜。
4、由于采用了金属阳极，氯酸盐电解槽的高温、高电流密度操作成为可能。
金属阳极的采用使电解槽构造得以改善，降低了电能消耗，加快了次氯酸盐生气氯酸盐的化学反应，从而提高了生产性能。
5、采用了DSA，水银法及隔膜法食盐电解槽的设计概念和操作条件得以改进，能耗得以降低。
DSA低的过电位特性，电极间表面及电极的气泡容易排除，是金属阳极电解槽槽电压降低的重要原因。
由于钛阳极具有很多优点，它的开发使氯碱工业取得很大经济效益，因此很快便在世界各地推广使用。
钛合金镀铜工艺探讨
钛合金镀铜工艺探讨钛合金镀铜工艺探讨1. 引言钛合金是一种广泛应用于航空航天、医疗器械和汽车等领域的高强度、轻质金属材料。
然而，由于其表面活性差、易氧化等特点，常常需要进行表面处理以提高其耐腐蚀性和导电性能。
其中，钛合金镀铜工艺被广泛应用。
本文将对钛合金镀铜工艺进行深入探讨，探讨其工艺原理、应用领域以及存在的问题与挑战。
2. 镀铜工艺原理2.1 电镀工艺钛合金镀铜是一种电化学沉积过程，通过在钛合金表面沉积一层铜膜来改善其性能。
电镀过程中，需要在钛合金表面形成一个致密的电解质膜，以保证镀层的均匀性和附着力。
在电解质溶液中，镀铜的阴极反应为Cu2+ + 2e- → Cu。
通过控制电流和电解质条件，可以实现高质量的钛合金镀铜。
2.2 工艺参数影响钛合金镀铜工艺的因素包括电流密度、电解液成分、温度和镀液搅拌等。
适当选择这些工艺参数，可以控制镀层的均匀性、致密性和附着力。
较高的电流密度和温度可以提高镀速，但过高的电流密度会导致镀层粗糙，过高的温度可能导致电解质分解。
调整这些参数时需要综合考虑各方面的因素。
3. 钛合金镀铜的应用领域3.1 航空航天领域钛合金广泛应用于航空航天领域，而镀铜技术可以提高钛合金的导电性能，增强其在航空电子设备中的应用。
镀铜的钛合金可以作为电路板的基材，实现更好的信号传输和电流导通。
3.2 医疗器械领域在医疗器械领域，钛合金镀铜可以提高其表面的耐腐蚀性和生物相容性，从而增加其在人体内植入物的应用。
通过镀铜处理，可以提高钛合金与周围组织的相容性，并减少对人体的不良影响。
3.3 汽车工业领域在汽车工业领域，钛合金的应用越来越广泛，而镀铜可以改善其表面的几何形状和装饰效果。
镀铜处理后的钛合金可以用于车身外饰件、内饰装饰和发动机零部件等。
4. 钛合金镀铜存在的问题与挑战4.1 表面处理难度大钛合金表面的氧化膜难以去除，而氧化膜对电镀过程具有负面影响，会导致镀层的附着力降低。
如何有效去除氧化膜成为钛合金镀铜过程中的一个挑战。
钛丝生产流程
钛丝生产流程纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。
钛的密度为4.54g/cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。
机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。
钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K ，比钢高近500K。
所有钛产品的最初原料都是含钛矿物，通常为钛铁矿。
最终钛产品有两种，一是单质的金属钛，二是氧化物TiO，前者作为结构性钛（合金）材料，广泛用于航空航天、海洋、化工及高档民用等领域，后者作为功能性钛白粉颜料，广泛用于涂料、造纸、塑料及电子等领域。
钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿，钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料，钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料，与浓硫酸酸解后生产钛白粉，氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛，再用镁高温还原生产海绵钛，海绵钛经高温熔融为钛锭，即可进一步加工成钛材。
钛丝具有以下优势：1、高强度：钛合金的强度比钢高，比重却轻。
2、良好的耐腐蚀性：钛丝具有良好的化学稳定性，能够在酸碱环境下长期使用。
3、生物相容性好：钛丝对人体组织无毒副作用，可以用于制作医疗器械和植入物。
4、良好的导电性：钛丝可以用于制作电极和导线等电子器件。
钛丝的局限性：1、昂贵：钛丝的制造成本高。
2、难度大：由于钛丝的强度高，制作难度大。
钛丝的生产流程大致如下：1、原料准备。
首先需要准备钛原料，这通常是通过精炼钛块得到的钛锭。
2、锭材制备。
在真空或氩气保护下，将精炼的钛块加热到熔点，倒入圆形模具中制成钛。
3、预处理。
对于钛合金，在加工前需要进行酸洗，以去除氧化层。
4、锻造。
将钛锭经过多次加工变形，制成钛棒。
锻造的目的是改善组织、提高金属的综合性能, 为轧制工序提供坯料。
其工序基本流程为: 铸锭→加热→开坯锻造→冷却→表面清理→变形坯料→加热→锻棒→检验→成品。
铸锭和变形坯料的加热应选择合适的加热温度、加热速度和加热时间, 并控制好炉内气氛, 才能保证产品质量。
钛合金新型阳极氧化及电镀工艺研究
钛合金新型阳极氧化及电镀工艺研究【摘要】钛合金在工业中的应用十分广泛，钛合金自身具有优良的机械性能，这也就得益于钛合阳极氧化与电镀工艺技术。
阳极氧化及电镀工艺能够有效提升钛合金表面硬度，强化其装饰性效果，且对增强其耐磨性与可焊接性具有重要价值，是确保钛合金应用范围、延长使用寿命的主要工艺技术。
作为钛合金使用中不可或缺的一环，阳极氧化及电镀工艺具有重要价值，为探讨钛合金新型阳极氧化及电镀工艺，文章展开相关理论及技术工艺研究，以为当下钛合金电镀工艺技术提供优化措施。
【关键词】钛合金新型阳极氧化电镀工艺钛合金作为工程金属，其性能优异被广泛的应用于航空航天、汽车、化工等行业中。
但钛合金不耐磨，且与其他金属接触容易出现腐蚀问题，这也就限制着钛合金的应用。
为提升钛合金表面耐腐蚀性、耐磨性与装饰性，需要就其表面处理技术进行优化应用。
传统钛合金表面处理技术工艺复杂，且部分技术成本较高，在应用过程中存在明显的限制性，因此文章就钛合金表面处理问题及新型钛合金表面处理工艺进行研究分析。
一、钛合金新型阳极氧化技术1.1技术概况阳极氧化是钛合金常用的一种表面防护处理方法。
钛的阳极氧化主要是指以电化学方式使阳极上生成氧，并与阳极钛表面产生反应形成氧化膜。
研究表明，包含钛金属在内的众多金属及其合金材料均能能通过阳极氧化处理形成保护膜，其中以钛合金为主的金属材料商业价值较高，被广泛进行阳极氧化技术的处理。
微弧氧化作为钛合金阳极氧化技术，此项技术在钛合金中的应用主要是将碳合金放置于电解质的水溶液中，利用电化学方法，采用高压大电流的阳极氧化，在阳极氧化电压超过临界值后，钛合金材料表面的初始氧化膜被破坏，从而产生微区弧光放电并在瞬间形成超高温区域，在此过程中钛金属能够不断进行相关反应，从而形成非金属陶瓷膜。
1.2钛合新型金阳极氧化技术钛合金新型抑弧阳极氧化工艺作为此次研究的新型阳极氧化技术，其主要是将钛合金放置于自行研发的符合电解液中进行阳极氧化的处理。
钛材质的镜架电镀工艺
钛材质的镜架电镀工艺钛材质的镜架电镀工艺是一种通过将镜架浸入电解液中，利用电流在镜架表面形成金属镀层的工艺。
钛材质作为一种轻便耐用且具有良好的耐腐蚀性的金属材料，被广泛应用于镜架制作中。
而电镀工艺则可以在钛镜架表面形成一层均匀、美观且具有保护性的金属镀层，提高镜架的表面光泽度和耐用性。
钛材质的镜架电镀工艺通常包括以下几个步骤：1. 表面处理：首先，将钛镜架进行表面处理，以去除污垢和氧化层，常用的方法包括机械砂光、酸洗等。
这一步骤的目的是为了提供一个干净、光滑的表面，便于后续的电镀操作。
2. 预镀层处理：为了增加电镀层与基材的附着力，常常在钛镜架表面先进行一层金属预镀层处理。
预镀层常使用铜或镍，这些金属具有良好的导电性和附着性，可以提高后续电镀层的效果。
3. 电镀操作：将经过预镀层处理的钛镜架浸入电解液中，并通过施加一定的电流，使金属离子在电极上析出并沉积在钛镜架表面，形成金属镀层。
常用的电解液包括金属盐溶液，如铜盐、镍盐等。
电镀时间和电流强度的控制可以影响金属镀层的厚度和质量。
4. 后处理：最后，将电镀完毕的镜架进行清洗、抛光和喷漆等后处理工序，以去除残留的电解液和提高金属镀层的外观光洁度。
这些后处理工序可以进一步提升钛镜架的美观度和耐用性。
值得注意的是，钛材质的镜架电镀工艺相对复杂，需要严格控制各个环节的工艺参数，如电解液的成分和浓度、电流的强度和稳定性等。
同时，应根据市场需求和产品设计要求，选择合适的金属材料和电镀方式，以获得最佳的电镀效果。
总结起来，钛材质的镜架电镀工艺是一种通过电流在钛镜架表面形成金属镀层的工艺，可以提高镜架的表面光泽度和耐用性。
这一工艺需要经过表面处理、预镀层处理、电镀操作和后处理等步骤，严格控制各个环节的工艺参数，才能得到良好的电镀效果。
钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽(铌)类硬质合金牌号及使用加工范围
钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类硬质合金牌号及使用加工范围
选择合适硬质合金牌号是保证有效使用硬质合金重要因素之一。
常用硬质合金按成分和性能特点分为钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类等三类，生产中应用最广泛是钨钴类和钨钛钴类硬质合金。
钨钴类硬质合金。
主要成分是碳化钨（WC）和钴，牌号用代号YG，后加钴含量的百分数值表示。
如YG6表示钴含量为6%的钨钴类硬质合金，碳化钨含量为94%。
其主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。
细晶粒硬质合金(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性高些，适用加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金，硬青铜和耐磨的绝缘材料等。
钨钛钴类硬质合金。
主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）及钴，牌号用代号YT，后加碳化钛含量的百分数值表示。
如YT15表示碳化钛含量15%的钨钛钴类硬质合金。
其突出优点是硬度高，耐热性好，高温时的硬度和抗压强度比YG类高，抗氧化性能好。
当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时，应选用TiC含量较高的牌号。
YT
类合金适合于加工塑性材料如钢材，但不宜加工钛合金、硅铝合金。
钨钛钽（铌）类硬质合金。
这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金，主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。
它即可加工钢材，又可用于加工铸铁和有色金属，这类合金如增加钴含量，强度可很高，可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。
铝合金镀钛工艺
铝合金镀钛工艺铝合金镀钛工艺是一种将钛金属镀覆在铝合金表面的技术。
这种工艺可以改善铝合金表面的抗腐蚀性能、耐磨性和美观度，同时也可以增加其硬度和耐磨性。
铝合金镀钛工艺的步骤：1. 预处理：将铝合金表面进行清洗和去油处理，以确保表面干净无油，并使得钛涂层能够牢固地附着在其上。
2. 离子清洗：将铝合金放入离子清洗槽中进行清洗，以去除表面上的氧化物和其他杂质，以提高涂层与基材之间的附着力。
3. 钛涂层：通过物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法，在铝合金表面形成一层钛涂层。
PVD方法通常使用电弧离子镀或磁控溅射技术，而CVD方法则使用化学反应来产生钛涂层。
4. 后处理：对于PVD法制备的样品，需要进行退火处理以消除内部应力并提高附着力。
对于CVD法制备的样品，则需要进行后处理以去除表面残留物。
铝合金镀钛工艺的优点：1. 抗腐蚀性能：钛涂层可以提高铝合金表面的抗腐蚀性能，使其更加耐用。
2. 硬度和耐磨性：钛涂层可以增加铝合金表面的硬度和耐磨性，使其更加耐用。
3. 美观度：钛涂层可以使铝合金表面呈现出更加均匀、光滑、亮丽的外观，从而提高其美观度。
4. 生态环保：相比于其他镀层工艺，铝合金镀钛工艺具有较低的环境污染和资源消耗。
铝合金镀钛工艺的应用：1. 航空航天领域：由于其优异的抗腐蚀和耐磨性能，铝合金镀钛工艺广泛应用于飞机、导弹等航空航天器件中。
2. 电子领域：由于其优异的导电性能和美观度，铝合金镀钛工艺广泛应用于手机、笔记本电脑等电子产品中。
3. 医疗领域：由于其优异的生物相容性和抗腐蚀性能，铝合金镀钛工艺广泛应用于医疗器械和人工关节等医疗领域中。
总之，铝合金镀钛工艺是一种非常重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
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钛、钽及铬熔融盐电镀的研究进展
稀有金属由于具有很好的化学稳定性和较高的耐热强度,在航天、航空、兵工、化工、冶金、电子、能源、海洋工程等领域有着极为重要的应用。
如钛、钽在化工中的应用,使某些化工过程根本改观;炮膛镀铬将形成新一代炮管,其发射能力大大增加,使用寿命大大延长。
但是由于冶炼困难等原因,使这些金属的价位均较高,影响了它们在工业中的应用。
为了满足日益增长的各种特殊需要,并合理利用资源、降低成本,以这些金属的表面镀层的形式应用将是一种很有前途的方法。
除铬、钼、铼以及钨的某些合金可用水溶液电镀外,其他难熔金属通常都需要在熔融盐介质中进行电镀。
近年来,熔融盐电镀研究逐渐增多,钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨、铼、铬等的熔融盐电镀都有不少论文发表。
1 熔融盐电镀钛的发展及现状
钛是一种战略金属,由于它具有耐高温、抗腐蚀、比重小和强度高等许多优异的特性而得到了广泛的应用。
但由于钛的冶炼工艺较为复杂,生产成本高,因此其价格贵,成为妨碍金属钛应用的主要原因。
如何能够更加有效地利用金属钛,即在保证金属钛自身优良属性的同时达到价廉的目的,成为摆在科研工作者面前的一大难题。
基于这一情况,材料研究人员自20世纪50年代起开始对钛的熔融盐电镀进行研究。
目前,关于熔融盐电镀钛的研究大部分集中在工艺方面,据报道,无论采用氯化物还是采用氟化物电解质,都能获得较好的镀层。
近年来,研究较多的是低温氯化物体系(500℃以下)。
Ｈａａｒｂｅｒｇ等研究了钛离子的沉积,发现沉积过程包含成核和长大步骤,但他们未能获得较好的镀层;杨绮琴等研究了熔融中钛离子的电化学行为,他们研究了沉积条件对钛镀层中晶体择优取向及其抗腐蚀性的影响,并用电流反向法得到了结晶取向好、致密均匀、粗糙度较小的展性钛镀层;Ｗａｒｒｅｎ在镍合金和ＡＩＳＩ32ｌ钢基底上获得了非常适合的钛镀层;段淑贞等在ＬｉＣｌＫＣｌ低共晶熔体中,于(485-985)℃下在低碳钢和不锈钢基体上进行双脉冲恒电位电镀及周期反向脉冲恒电位电镀研究,初步得到了致密的钛镀层,同时采用了在ＬｉＣｌＫＣｌ低共晶熔融盐系中加入金属钛屑,在高浓度低价钛熔融盐中进行镀钛,得到了较好的镀层。
但是限于熔融盐电镀的热力学和动力学研究水平,熔盐电镀钛在理论上远未达到由基本规则设计
电镀熔浴的地步,在所有难熔金属中,钛最难获得良好镀层,主要原因为钛在电解液中呈现的价态较多(Ｔｉ0、Ｔｉ2+、Ｔｉ3+和Ｔｉ4+),使其在熔盐中发生严重的歧化反应.例如在含有二价钛离子的熔融盐中,加入氟离子将增强歧化反应:
此外,钛离子与金属钛之间的标准电势值基本上是由电解质本身的属性所决定的,电镀反应的途径亦与电解质的组成有很大关系。
金属钛离子在不同的熔盐中表现出了不同的氧化还原性质,而且反应的次序、途径亦不确定。
此外,由于氧很容易在钛中扩散,工艺过程对微量氧的影响相当敏感;钛的熔盐电镀很容易产生枝状结晶甚至粉状阴极产物等,所有这些都是金属钛熔盐电镀的研究者所要深入探讨、解决的问题。
2 熔融盐电镀钽的发展及现状
金属钽的氧化价态多,其范围从+5价到-1价,但是其大多数价态的化合物都存在稳定性差的问题。
研究发现,在较低温度下,氯化钽即可发生歧化反应,使得在熔融碱金属卤化物中溶入纯卤素后,其溶剂化作用难以确定。
在氯化物体系中,钽离子的歧化反应可表述为如下两类,在仅考虑钽离子的情况下,其反应为:
在考虑到熔体中复杂离子的存在时,其歧化反应可表示为:
用作研究金属钽的熔盐电镀的体系很多,在氯化物体系中,按Ｐｉｃａｒｄ的研究认为,使用ＬｉＣｌＫＣｌＴａＣｌ5共晶体系为电解质时,金属钽的还原分为两步,即先由五价的钽还原成二价钽离子,然后再得到两个电子被还原成金属钽。
Ｓｅｎｄｅｒｏｆｆ等认为(ＴａＦ7)2-的还原也是分两步进行的。
其中第一步的反应过程是可逆的,五价钽离子的扩散是该反应的限制环节。
第二步还原是不可逆的,扩散亦不是该反应的限制环节。
这与Ｌａｎｔｅｌｍｅ等人的观点不相符,他们在ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ体系中加入Ｋ2ＴａＦ7时,五价钽离子被一步还原成金属钽。
不论怎样,研究者认为,钽离子在氯化物体系中电沉积只能在较窄的电势范围内进行。
而在混合电解质电镀钽的研究中发现,在ＮａＣｌ、ＫＣｌ体系中加入ＮａＦ,将会阻碍不溶性氧化物的生成,使得五价钽与钽之间的标准电势变化大约0.33Ｖ。
在ＮａＣｌＫＣｌＣｓＣｌ体系中增加ＴａＦ2-7的含量,由于金属钽与氟离子生成氟钽络合物而溶解,出现阴极电势峰值。
在对含有氯化铝的熔体进行研究时发现,在较低温度下即可实现钽离子的还原,但是还原过程较为复杂,主要由三部分组成,第一步为高价钽离子与单电子的反应,可表述为:
第二步为钽离子由四价被还原为三价:
同时发现,温度升高时,三价钽离子的稳定性进一步变弱。
第三步可认为进行了如下反应:
关于金属钽的熔盐电镀虽然进行了不少的研究,但取得的进展不是很大。
且钽的电沉积机理还没有完全弄清楚,金属钽与熔融盐间相互作用的定性分析还存在分歧。
特别是在纯氯化物熔体中,关于氧离子进入后的影响研究很少,而金属钽在阳极的溶解也只获得了很少的定性的数据。
电镀过程中电荷转移及化学步骤的动力学参数的研究基本上就没有进行,至于金属钽在熔体中形成的团簇与金属的结合力等问题只能留做将来研究了。
3 熔融盐电镀铬的发展及现状
金属铬是难熔金属中能够在水溶液中获得镀层的少数金属之一。
但由于在水溶液中电镀出来的铬镀层存在着与基体结合力不足和氢析出而产生微裂纹等缺陷,使其只能满足日常的装饰防护的需要,而不能应用于高强度要求。
上世纪70年代初,美国政府提出炮膛镀铬以提高其抗烧蚀寿命的要求。
经研究和比较表明,熔融盐电镀铬有较好的抗烧蚀性能,特别是在ＣｒＭｏＶ炮钢等铁基合金上,铬镀层具有比渗铬更好的抗烧蚀性能。
镀铬的熔盐体系主要集中于氯化物体系,这是因为使用氟化物体系的操作温度高,一般要在超过800℃的高温下才能获得铬镀层,熔体的化学性质不易于研究,以至于熔体中的活性组分是否是三价铬离子或四价铬离子还不能确定。
而对于铬在氯化物体系中的电镀的研究则相对深入,Ｗｈｉｔｅ等对该体系的化学性质及离子结构进行了研究,并对金属铬和其他金属基体结合形成紧密合金的相关因素进行了探讨。
他们认为由于在碱金属卤化物中二价铬离子的简单络合物转换迅速而过程受传质控制,因此和金属钼等相比,金属铬的电沉积更容易在氯化物体系中进行。
随着研究的深入,Ｗｈｉｔｅ指出,为了进一步发展高温镀铬工艺,仍有三个方面的问题需要讨论,其前两个方面是关于电极与电解质间内在属性的,即吸咐现象和电极过程化学的研究,另一个方面是关于体系与所在环境之间影响的问题,即电解质对水份和氧气的敏感度的问题。
通过在熔融盐中对金属铬在其他金属基体上应用循环伏安
法和记时电位法的研究发现,也许是由于电结晶现象形成屏蔽的作用,吸咐作用并没有对二价铬离子的还原产生什么影响。
Ｌａｉｔｉｎｅｎ等认为,电极反应因电解液中铬和络合离子的不同而异。
而水和氧对铬的三价离子有较强的影响。
当有水分子存在时,将与(ＣｒＣｌ6)-3反应生成(ＣｒＣｌ5ＯＨ)3络合离子,而氧的存在将把ＣｒＣｌ2氧化成为Ｃｒ2Ｏ3和ＣｒＣｌ3。
因而在进行熔盐电镀铬时,要尽量避免水和氧的存在。
在Ｗｈｉｔｅ等接下来进行的研究发现,在以其他金属为阴极完成二价铬还原为金属铬的任务时,需要有相当的过电位。
这一点在铜、金、镍等基体上电镀铬时已被证实。
关于在熔融盐电镀铬以实现炮膛抗烧蚀表面保护层的研究中,段淑贞等人取得的进展最大,已进入实用阶段,主要成果包括:
(1)发现在电镀初始阶段,阴极反应受三维成核及其在扩散控制下的长大所控制,即铬成核和长大同步,为连续成核过程;
(2)利用铬电沉积初始阶段成核和长大是缓慢步骤,成功地利用了双脉冲恒电位技术,克服了获得高晶核密度与避免枝晶生成的矛盾,得到了高质量的铬镀层;
(3)成功地解决了大功率电位电源和电解槽设计等有关工业化等重大问题。
4 结论
对难熔金属的熔融盐电镀的研究虽然进行了不少,取得了一定的进展,但有关熔融盐电镀的理论基础和相关数据还远不能满足实际应用的需要,因此,有关熔融盐电镀尚有很多问题有待于解决。