前处理工艺对钛合金化学镀镍性能的影响
浅谈不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响
浅谈不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响1. 引言1.1 背景介绍在现代工业生产中，电镀技术是一种常见的表面处理技术，被广泛应用于各种金属制品的生产过程中。
电镀是利用电解原理在基体表面镀上一层金属或合金的技术，通过这种方法可以提高金属制品的耐腐蚀性、抗磨损性和美观度。
而许多金属制品在进行电镀之前需要进行一系列的前处理工艺，如去油、除锈、表面激活等，以确保电镀层与基体之间的结合力和电镀层的质量。
不同的基体材料对镀层质量和电镀前处理工艺都有影响，这种影响主要体现在镀层的附着力、均匀性、致密性等方面。
研究不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响具有重要的理论意义和实际应用价值。
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1.2 研究目的研究目的是为了探讨不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响，从而为改进电镀工艺提供依据。
通过分析不同基体材料的特性和电镀行为，可以深入了解不同基体材料对镀层质量的影响机理，为提高镀层的质量提供技术指导。
研究不同基体材料对电镀前处理工艺的影响，可以优化电镀前处理工艺，提高电镀效率和成本效益。
本研究的目的是探讨不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响，为优化电镀工艺提供理论支持和实践指导。
1.3 研究意义本文旨在探讨不同基体材料对镀层质量及电镀前处理工艺的影响，旨在为电镀工艺的优化提供参考。
随着电子、汽车、航空航天等行业的快速发展，对镀层质量要求越来越高，而基体材料的选择对镀层质量有着重要的影响。
不同基体材料的特性不同，会直接影响到镀层的附着力、硬度、耐腐蚀性等性能，因此有必要深入研究不同基体材料对镀层质量的影响规律，以优化电镀工艺，提高镀层质量。
不同基体材料对电镀前处理工艺的影响也十分重要。
合适的预处理工艺能够有效提高镀层与基体的结合力，增强耐腐蚀性，延长使用寿命。
深入研究不同基体材料对电镀前处理工艺的影响，探讨最佳的处理方法，能够为提高电镀质量和生产效率提供重要参考。
钛合金镀化学镍工艺
钛合金镀化学镍工艺钛合金是一种具有优异性能的金属材料，具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有广泛的应用。
然而，钛合金材料的表面容易受到氧化、腐蚀等问题的影响，因此需要进行表面处理以提高其耐腐蚀性能。
化学镍镀是一种常用的表面处理方法，可以在钛合金表面形成一层均匀、致密、耐腐蚀的化学镍层，从而提高钛合金材料的耐腐蚀性能。
钛合金镀化学镍的工艺过程主要包括表面处理、镀液配制、镀镍工艺和后处理等步骤。
首先，对钛合金材料进行表面处理，主要是去除表面氧化层和其他杂质，常用的方法包括酸洗、机械抛光等。
表面处理能够清除钛合金表面的污染物和氧化物，为后续的镀镍工艺提供干净的表面。
接下来是镀液的配制，镀液是进行化学镍镀的关键，其成分需要根据钛合金材料的特性和要求来确定。
一般情况下，镀液的主要成分包括镍盐、络合剂、缓冲剂等。
镀液的配制需要掌握一定的技术要求，确保镀液的浓度和配比达到标准。
在镀液配制完成后，就可以进行化学镍镀工艺了。
化学镍镀是通过电化学反应在钛合金表面沉积一层均匀的化学镍层。
镀液中的镍离子在外加电流的作用下被还原成镍金属，并在钛合金表面析出。
在镀液中添加的络合剂和缓冲剂可以调节镀液的pH值，控制反应速率和镀层的均匀性。
化学镍镀的过程中需要控制镀液的温度、电流密度和镀时间等参数，以确保所得到的化学镍层具有良好的结晶性、致密性和耐腐蚀性。
此外，化学镍镀还可以通过改变镀液中的添加剂来调节镀层的硬度、润滑性等性能。
最后是化学镍镀的后处理，主要是对镀层进行清洗和抛光。
清洗可以去除镀层表面的杂质和残留的镀液，抛光则可以提高镀层的光洁度和外观质量。
钛合金镀化学镍工艺是一种常用的表面处理方法，可以在钛合金材料表面形成一层均匀、致密、耐腐蚀的化学镍层，从而提高钛合金材料的耐腐蚀性能。
该工艺过程包括表面处理、镀液配制、镀镍工艺和后处理等步骤，需要严格控制工艺参数和配比，以获得高质量的化学镍镀层。
钛合金化学镀Ni-P合金前处理工艺的研究
引 言
形状 记忆 钛合 金 由于具 有 良好 的超 弹性 、 学 力
性 能 、 物相容 性和 耐蚀 性 ， 广泛 地应 用在 生物 医 生 被
有： 激光熔 覆表 面处 理 、 面层 沉 积 、 扩散 法 和 表 表 热
面 纳米化 ， 以及 多组 元 和多 层涂 层 技 术 Ｊ 。这 些 表
钛合金镀化学镍工艺(一)
钛合金镀化学镍工艺(一)
钛合金镀化学镍工艺
简介
•钛合金是一种结构轻、强度高、耐腐蚀性能好的金属材料。
•化学镍镀层能够提高钛合金的表面硬度和耐腐蚀性。
工艺过程
1.表面预处理
–清洗：使用溶剂或碱性清洗剂清洗去除表面的污垢和油脂。
–脱脂：通过浸泡在有机溶剂中或酸性溶液中，去除残留的油脂。
–酸洗：使用酸性溶液处理表面，去除氧化层、锈蚀物等。
2.化学镍镀层
–电解液准备：配制好合适的镀液，包含镍盐、酸、络合剂等。
–预处理：将钛合金放入酸性活化液中，增强镀液的附着力和覆盖力。
–镀镍：将钛合金置于电镀槽中，通过电流驱动金属离子在表面镀成镍层。
3.后处理
–清洗：用水冲洗掉残余的电解液和杂质。
–烘干：通过加热或空气吹干，将表面干燥。
优势和应用领域
•提高表面硬度：化学镍镀层能够有效提高钛合金的表面硬度，提升耐磨损性能。
•耐腐蚀性增强：镀化学镍能够增加钛合金的耐腐蚀性，延长使用寿命。
•应用广泛：钛合金镀化学镍工艺广泛应用于航空航天、汽车制造、化工设备等领域。
注意事项
•工艺参数控制：工艺中的温度、电流密度、镀液组分等参数需要严格控制，以确保镀层质量。
•表面处理重要性：表面预处理对镀层的附着力和质量起着至关重要的作用。
•环境保护：在工艺中产生的废水和废液应进行处理，以遵守环保标准。
通过钛合金镀化学镍工艺，可以大幅提升钛合金的表面性能，增加其在工程领域的应用价值。
同时，也需要确保工艺过程的准确控制和环保意识，以实现可持续发展的目标。
前处理工艺对钛合金化学镀镍层结合力的影响探讨
0 引言
钛及钛合金由于具有熔点高、比强度高、耐腐
蚀且易加工成形等优点在航空航天、海洋、石油化 工和医疗器械等领域具备广阔的应用前景[1,2]，但是
影响探讨
由于钛的标准电位E0为-1.628V（SHE），其
技
在常规处理工艺中，除油、酸洗和活化对化 化学活性相当高，经酸洗去除表面的氧化膜后一经
术
学镀镍层结合力的影响比较大，尤其是活化影响 在空气中暴露会迅速生成新的氧化膜，因此在化学
最大。
镀之前要进行活化处理。活化的目的一是去除钛合
1.1 除油工艺 除油的主要目的是去除基材表面的油污和其它
技
术 (Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China)
Abstract: As an economical and applicable surface treatment technology, electroless nic化学镀镍层的常规工艺为：
样品预磨→冷水洗→除油→冷水洗→酸洗→冷水洗
吸氢严重。酸洗液中加入硝酸且含量超过20%时， 钛合金的吸氢则明显减少 。 [15] 为了进一步降低基体 的吸氢量，刘艳辉等[12]和张轲[16]在氢氟酸和硝酸的
→活化→化学镀→冷水洗→待处理。除此之外，研 混合酸洗溶液中又加入了盐酸组成了混酸酸洗液。
镀件质量的重要指标之一，而前处理工艺对化学镀镍层结合力起到决定性的影响。本文结合近期
研究成果，探讨了除油、酸洗、活化及其它特殊前处理工艺对钛合金化学镀镍层结合力的影响。
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理是一种常用的金属材料加工方法，通过控制金属的加热与冷却过程，使金属材料的结构和性能发生变化，从而获得所需的性能。
镍钛合金是一类具有记忆效应和超弹性的材料，广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车和电子等领域。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要体现在以下几个方面。
热处理能够改善镍钛合金的表面硬度和耐磨性。
在热处理过程中，通过合适的温度和时间控制，可以使钛镍合金的晶体结构发生变化，从而改善材料的硬度和耐磨性。
研究表明，热处理能够提高镍钛合金的硬度，使其在使用过程中更加耐磨。
热处理能够提高镍钛合金的耐腐蚀性。
镍钛合金的耐腐蚀性是其在实际应用中的重要性能之一。
通过热处理，可以改善镍钛合金晶体的稳定性，减少晶间腐蚀的可能性，从而提高材料的耐腐蚀性。
实验证明，经过热处理的镍钛合金在强酸和强碱环境中有着较好的耐腐蚀性能。
热处理还能够改善镍钛合金的形状记忆效应和超弹性。
镍钛合金的形状记忆效应和超弹性是其最重要的特性之一，也是其广泛应用的主要原因。
热处理可以引入或消除材料中的晶格缺陷和非晶相结构，从而改变材料的形状记忆和超弹性性能。
研究表明，通过适当的热处理，可以实现镍钛合金形状记忆效应和超弹性的调控和优化。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要体现在硬度、耐磨性、耐腐蚀性、光洁度、平整度、形状记忆效应和超弹性等方面。
热处理能够改善材料的各项性能，提高其在实际应用中的性能和寿命，对于镍钛合金的应用具有重要的意义。
热处理对镍钛合金表面性能的影响
热处理对镍钛合金表面性能的影响随着材料工程技术的发展，镍钛合金已经成为了一种非常重要的材料，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
镍钛合金的优点包括具有高弹性模量、大变形能力、较高的阻尼能力等特点。
其中，热处理是影响镍钛合金表面性能的一种重要因素。
热处理对镍钛合金表面性能的影响主要是通过改变镍钛合金的组织和组成实现的。
一般来说，热处理可以分为两类：一类是在中间温度范围内进行的时效处理，另一类则是在高温下的退火处理。
下面将分别阐述这两类热处理对镍钛合金表面性能的影响。
（一）时效处理时效处理一般是指将镍钛合金在较低的温度（室温以下）下储存一段时间，以使其某些组织结构发生变化，进而获得一定的性能改善。
从表面上来看，时效处理可以有效地改善镍钛合金的表面硬度和抗腐蚀性能。
一些研究表明，适宜的时效处理温度和时间可以使镍钛合金表面的晶体尺寸变小，晶体间距变窄，从而提高其硬度和表面光滑度。
此外，时效处理还可以提高镍钛合金的抗氧化性能和耐磨性能。
研究表明，较长时间的时效处理可以促进镍钛合金表面形成一层坚固的钝化膜，从而提高其抗氧化性能和耐蚀性能。
这种坚固的钝化膜不仅可以有效地延长镍钛合金的使用寿命，还可以提高其表面的摩擦系数和耐磨性能。
（二）退火处理与时效处理不同，退火处理是在高温下进行的，目的是消除材料中的缺陷、降低内部应力、促进组织结构的再分布。
从表面上来看，退火处理可以有效地改善镍钛合金的表面光泽度和表面质量。
此外，退火处理还可以提高镍钛合金的力学性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能。
退火处理的效果与温度、时间等因素密切相关。
研究表明，较高的温度和适当的时间可以促进镍钛合金表面结构的再分布，从而获得更加均匀的表面结构和更加优异的力学性能。
值得注意的是，在不同的退火温度和时间下，镍钛合金的性能变化也不尽相同，因此需要具体分析具体问题。
总之，热处理对镍钛合金表面性能有着广泛而深刻的影响。
通过适宜的热处理工艺，可以改善镍钛合金表面的硬度、光滑度、力学性能、抗腐蚀性能等多种性能指标，从而获得更加优良的综合性能。
一种提高钛合金化学镀镍层结合力的方法
一种提高钛合金化学镀镍层结合力的方法
钛合金化学镀镍层结合力的提高可以通过以下方法实现：
1. 表面处理：在钛合金表面进行酸洗、碱洗，以去除表面氧化物、油脂等污染物，提高钛合金表面的清洁度和粗糙度，有利于镀层的附着力。
2. 预镀层：在钛合金表面先涂覆一层金属或化合物预镀层，比如在钛合金表面镀锌，可以有效地提高钛合金化学镀镍层的结合力。
3. 合金化处理：将化学镀液中添加钛元素或其他合金化元素，使得镀液中的金属离子与钛合金表面的合金元素发生合金化反应，形成更牢固的化学键，加强镀层与基材的结合力。
4. 微弧氧化：在钛合金表面形成一层微细的氧化层，可以增强钛合金表面的尺寸稳定性和硬度，提高钛合金表面与镀层的结合力。
通过这些方法，可以提高钛合金化学镀镍层的结合力。
需要注意的是，不同的方法对镀层的质量、功效等会有影响，需要根据具体情况选择适当的方法。
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前处理工艺对钛合金化学镀镍性能的影响程琳，李丽，蒋金海，张欢（中国航发长春控制科技有限公司，吉林长春130000）摘要：研究了三种前处理工艺对钛合金化学镀镍的影响，通过扫描电子显微镜、弯折试验仪、维氏硬度计、电化学曲线对化学镀镍层的微观形貌、结合力、硬度、耐蚀性进行了表征与分析。
结果表明：采用浸蚀/浸锌前处理工艺获取的化学镀镍层结晶最致密，孔隙最少，与基体表面的结合力最好，镀层的硬度可达534HV，镀层自腐蚀电位为-0.3980V，自腐蚀电流密度为2.927μA·cm-2，其耐蚀性优于其他两种前处理工艺获得的镀层。
关键词：化学镀镍；浸锌工艺；耐蚀性；硬度中图分类号：TQ153.1文献标识码：AEffect of Pretreatment Process on Electroless Nickel PlatingPerformance of Titanium AlloyCHENG Lin，LI Li，JIANG Jinhai，ZHANG Huan（China Aviation Development Changchun Control Technology Co.Ltd，Changchun130000，China）Abstract：The effects of three pretreatment processes on the electroless nickel plating of titanium alloy were studied.Scanning electron microscopy（SEM），bending tester，Vickers hardness tester and electro⁃chemical curve were used to analyze the microstructure，bonding strength，hardness and corrosion resis⁃tance of the nickel plating.The results showed that the nickel plating layer obtained through the etching and zinc leaching pretreatment had the most compact crystals，the smallest pores and the best adhesion of the substrate.The nickel plating prepared by this method is with the hardness of534HV，the self-cor⁃rosion potential of-0.3980V and the self-corrosion current density of2.927μA·cm-2，possessing the better corrosion resistance than the other two coatings prepared by other pretreatment processes. Keywords：electroless nickel plating；zinc leaching process；corrosion resistance；hardness由于钛具有导热系数低、高低温耐受性能好、急冷急热下应力小等众多特点，而被广泛应用于航空发动机零部件、飞机机身、起落架、机翼承力构件及紧固件等［1-3］。
但是钛合金易磨损，且在高温下容易氧化［4］，为了进一步提高钛合金的应用范围及使用寿命，需要对钛合金进行表面处理。
目前，研究人员广泛采用化学镀镍对钛及钛合金进行表面处理［5-10］，化学镀镍还能赋予钛基材表面特殊的物化性能，如提高基材的硬度和耐磨耐蚀性等。
但是，采用简单预处理获得的化学镀镍层与钛基体的结合力不够，容易出现脱皮和起泡现象，且镀层硬度达不到要求。
基于此，本文采用不同处理工艺对钛合金进行前处理，并筛选出较优的前处理工艺，提高钛合金表面化学镀镍层的性能。
doi：10.3969/j.issn.1001⁃3849.2019.02.002收稿日期：2018-07-16修回日期：2018-12-121实验部分1.1实验材料实验所用基材为Ti-6Al-4V合金。
将基材切成50mm×100mm×2mm试样，然后用金相砂纸将表面打磨光亮备用。
钛合金活化前，试样先用去离子水超声洗涤10min，再碱性除油10min，然后再用去离子水冲洗，并烘干备用。
实验所用的各化学试剂均为分析纯。
1.2前处理工艺1.2.1浸蚀活化浸蚀的主要目的是除去钛合金表面的氧化膜，从而露出新鲜的钛基体。
浸蚀配方及工艺条件见表1。
活化工艺是在去除氧化膜的同时在钛合金表面获得一层转化膜，使其表面保持活性，并且阻止钛合金表面继续被氧化［11］。
活化配方及工艺条件见表2。
1.2.2浸锌浸锌是通过置换沉积方式在钛合金表面形成浸锌层，可以防止钛合金受到镀液的腐蚀并阻止氧化层的产生，从而提高镀层与基体的结合力［12-14］。
浸锌配方及工艺条件见表3。
一般来说，第一次浸锌获得的浸锌层粗糙多孔，与基底的附着力不良，并且还可能残留少量的氧化膜，所以需要进行退锌，然后再进行二次浸锌。
两次浸锌在同一溶液中进行。
退锌的工艺条件见表4。
1.2.3阳极电解阳极电解是对钛合金进行阳极电解活化，电解时以钛合金为阳极，铅板为阴极，电流密度为1~2A/dm2［15］。
阳极电解配方及工艺条件见表5。
表1浸蚀配方及工艺条件溶液配方成分HF（40%）HNO3（65%）H2O2（30%）工艺条件参数温度/℃时间/s 含量/（mL·L-1）50~7050~100100~200取值范围室温5~10表2活化配方及工艺条件溶液配方成分HF（40%）TiCl3（15%~20%）工艺条件参数温度/℃时间含量/（mL·L-1）50010~20取值范围室温至灰黑色为止表3浸锌配方及工艺条件溶液配方成分NaOHZnOKNaC4H4O6·4H2OFeCl3·6H2ONaNO3工艺条件参数温度/℃时间/s含量/（g·L-1）120205021取值范围15~2730~60表4钛合金退锌工艺配方溶液配方成分HNO3（65%）工艺条件参数温度/℃时间含量/（mL∙L-1）500取值范围15~25退至无气泡表5阳极电解配方及工艺条件溶液配方成分HF（40%）CH3COOH工艺条件参数温度/℃时间/min含量/（mL∙L-1）1586取值范围50~6015~201.3化学镀镍工艺本实验选用酸性化学镀镍工艺，此工艺镀速较快，镀液稳定，获得的镀层光亮度好，且具有良好的耐蚀性，其工艺配方见表6。
1.4化学镀镍流程采用三种预处理方法处理钛合金基材，然后在基材上化学镀镍制备镍镀层。
三种实验的工艺流程如下：工艺一：打磨→流动水洗→超声波洗涤→化学除油→热水洗→去离子水洗→浸蚀→水洗→去离子水洗→活化→水洗→去离子水洗→预镀镍→去离子水洗→化学镀镍，其预处理工艺简称为浸蚀/活化/预镀镍；工艺二：打磨→流动水洗→超声波洗涤→化学除油→热水洗→去离子水洗→浸蚀→水洗→去离子水洗→活化→水洗→去离子水洗→浸锌→水洗→去离子水洗→退锌→水洗→去离子水洗→二次浸锌→去离子水洗→化学镀镍，其预处理工艺简称为浸蚀/活化/二次浸锌；工艺三：打磨→流动水洗→超声波洗涤→化学除油→热水洗→去离子水洗→浸蚀→水洗→去离子水洗→阳极电解→水洗→去离子水洗→化学镀镍，其预处理工艺简称为浸蚀/阳极电解。
1.4性能表征采用Nova Nano SEM450场发射扫描电子显微镜（SEM）表征镀层形貌。
采用CHI606C电化学工作站测试镀层极化曲线，测试温度为室温，测试介质为3.5％NaCl溶液，电位扫描速度为5mV/s。
采用HVR-3000维氏硬度计测试镀层硬度，实验力为100g，保压时间10s。
采用弯折实验测试不同前处理方法制备的镀层与基体的结合力。
2结果与讨论2.1表面形貌图1为三种前处理工艺制备的化学镀镍层的表面形貌。
可以看出，采用浸蚀/活化/预镀镍前处理工艺制备的化学镀镍层表面凹凸不平；经浸蚀/活化/二次浸锌前处理工艺获取的化学镀镍层表面平整，且结晶细致，孔隙较少；而经浸蚀/阳极电解前处理工艺获取的化学镀镍层表面较平整但孔隙较多。
对比发现，浸蚀/活化/二次浸锌前处理工艺获取的化学镀镍层表面形貌最优，这是因为经过预处理的基体表面有一层均匀细致的锌层，化学镀镍时，这一层锌先与镀液发生置换反应，形成一层均匀细致的底镍，然后镍在这层底镍上继续生长，从而形成均匀细致的镀镍层。
2.2耐蚀性图2为基体分别经三种前处理工艺处理及不经前处理所获得的镍镀层的塔菲尔曲线，表7为四种样品的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度。
从图2可以看出，基体经前处理后获取的镀镍层的自腐蚀电位正移，自腐蚀电流密度减小，镀层耐蚀性均增表6化学镀镍液配方及工艺条件溶液配方成分硫酸镍醋酸钠次磷酸钠柠檬酸钠氟化钠十二烷基硫酸钠稳定剂工艺条件参数温度/℃时间/minpH 含量/（g∙L-1）301536100.40.012~3取值范围90±5604.5~5.0图1三种前处理工艺制备的镍镀层的微观形貌强。
从表7可以看出浸蚀/活化/二次浸锌工艺制备的镀层的自腐蚀电位为-0.3980V ，自腐蚀电流为2.927μA ·cm -2，比其他工艺镀层的自腐蚀电位更正，自腐蚀电流更小，表明该镍镀层的耐蚀性最好。
2.3结合力图3为钛合金采用三种不同前处理工艺获取化学镀镍层的结合力测试结果。
可以看出，采用浸蚀/活化/预镀镍和浸蚀/阳极电解两种前处理工艺获取的镀层经弯折实验后，折痕处有镀层脱落，而采用浸蚀/活化/二次浸锌前处理工艺获取的镀层折痕处无镀层脱落，说明经浸锌前处理后制备的镀层与基材的结合力良好。
图4为三种前处理工艺制备的化学镀镍层的截面形貌图。
可以看出，经浸蚀/活化/预镀镍和浸蚀/阳极电解两种前处理工艺获取的镀层与基体之间存在明显的界限，这会导致两种镀层与基体的结合力变差。
经浸蚀/活化/二次浸锌前处理制备的镀层与基体之间无明显界限，说明镀层与基体结合紧密，结合力较好。
镀层截面形貌的测试结果与弯折实验结果相吻合。
2.4镀层硬度化学镀镍得到的镍层可以提高钛合金表面的硬度，表8为不同前处理工艺得到的镀层的硬度值。
可以看出，三种工艺制备的镀层均可提高钛合金的硬度，其中浸蚀/活化/二次浸锌工艺制备的镀层硬度最高达534HV ，浸蚀/活化工艺制备的镀层硬度最低。