高强度钛合金镀铬解析
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。
浅谈钛合金表面化学处理强化技术
浅谈钛合金表面化学处理强化技术浅谈钛合金表面化学处理强化技术钛合金是一种重要的结构材料，具有优良的耐腐蚀性、高比强度、良好的热稳定性和生物相容性等特点，在航空航天、医疗器械、汽车和人工关节等领域得到广泛应用。
然而，钛合金表面存在一些问题，如易氧化、悬殊应变分布和低表面活性等，这些问题限制了钛合金的应用范围。
为了克服这些问题，科学家们应用化学处理强化技术来改善钛合金表面性能。
钛合金表面的化学处理强化技术主要包括阳极氧化、化学镀铬、电沉积和化学改性等方法。
下面将对这些方法进行探讨。
首先，阳极氧化是一种常用的表面处理技术，通过在钛合金表面形成氧化层来改变其化学成分和性质。
阳极氧化可分为硬质阳极氧化和软质阳极氧化。
硬质阳极氧化可以增加钛合金的耐蚀性和耐磨性，但会导致钛合金表面变脆；而软质阳极氧化可以提高钛合金的生物相容性和附着力。
阳极氧化不仅可以改善钛合金的表面特性，还可以通过控制氧化电流密度和电解液成分来控制氧化层的结构和性能。
其次，化学镀铬是一种常用的钛合金表面处理方法，通过在钛合金表面形成一层铬合金来提高其耐腐蚀性和光亮度。
在化学镀铬过程中，需要选择合适的化学镀液和控制沉积工艺参数，以获得均匀且致密的铬合金层。
化学镀铬不仅可以改善钛合金表面的外观，还可以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
另外，电沉积是一种将金属阳离子还原到钛合金表面的表面处理技术。
通过调整电沉积电流密度和时间，可以在钛合金表面形成金属沉积层，从而改善钛合金的耐磨性和导电性。
电沉积不仅可以改善钛合金的物理性能，还可以提高其耐腐蚀性和生物相容性。
最后，化学改性是一种改善钛合金表面性能的有效方法。
可以在钛合金表面形成有机薄膜，如聚合物和涂层等，来提高其耐蚀性、防粘性和抗菌性。
化学改性不仅可以改善钛合金的表面性能，还可以通过改变薄膜的结构和成分来实现特殊功能，如药物缓释和疏水性等。
总的来说，钛合金表面化学处理强化技术可以改善钛合金表面的物理和化学性能，拓宽其应用范围。
钛合金零件的表面镀层研究
钛合金零件的表面镀层研究钛合金是一种重要的结构材料，具有高强度、轻质和抗腐蚀等优点，广泛应用于航空、航天、汽车和生物医学等领域。
然而，由于其化学惰性和较高的反应活性，钛合金的表面容易受到氧化、腐蚀和磨损的影响，限制了其进一步应用。
为了改善钛合金的性能，表面镀层技术成为目前研究的热点之一。
一、表面镀层的分类表面镀层主要分为化学镀、电镀和物理气相沉积。
化学镀是利用化学反应在基材表面镀上一层附着力强的薄膜，常见的有电解镀镍、镀铜等；电镀是利用电流通过电解液使金属离子沉积在基材表面形成金属镀层；物理气相沉积是通过高温或高压条件下，将固态材料直接蒸发或溅射到基材表面形成薄膜。
不同的表面镀层方法适用于不同的钛合金零件，需根据具体情况进行选择。
二、表面镀层的功能钛合金零件的表面镀层可以起到多种功能。
首先，镀层可以提高钛合金的耐腐蚀性能。
常见的镀层如锌、镍和铬，都具有优良的抗氧化和抗腐蚀性能，可以有效延长钛合金零件的使用寿命。
其次，镀层可以改善钛合金的摩擦和磨损性能。
例如，钛合金零件表面镀上硬质合金镀层，可以提高其耐磨性能，延长使用寿命。
此外，表面镀层还可以提高钛合金的导电性、导热性和光学性能，扩大其应用范围。
三、表面镀层的研究进展近年来，钛合金零件的表面镀层研究取得了很多进展。
一方面，通过改进镀液的配方和工艺条件，成功制备了一系列新型镀层，如钛合金表面氮化镀层、钛合金碳化镀层等。
这些镀层在提高钛合金表面性能的同时，还可以实现环境友好和节能减排。
另一方面，表面镀层的复合技术也得到了广泛应用。
通过将不同功能的镀层组合在一起，可实现多种性能的综合优化，提高钛合金零件的性能。
例如，硬质合金/金属复合镀层可以同时具有高硬度和高抗腐蚀性。
四、表面镀层的应用前景钛合金零件的表面镀层技术在航空、航天和汽车等领域具有广泛的应用前景。
随着航空和航天产业的快速发展，对钛合金零件的性能要求也越来越高。
表面镀层技术可以显著改善钛合金的耐腐蚀性和磨损性能，提高零件的可靠性和使用寿命。
提高TC6钛合金零件镀铬层结合力的方法_李博
2） 吹 砂。镀 乳 白 铬 前 对 镀 件 基 体 采 用 d 为 106 ～ 150 μm 氧化铝干吹砂，风压为 0． 3 ～ 0． 5 MPa； 镀硬铬前对乳白铬采用 d 为 52 ～ 61 μm 氧化铝水吹 砂，风压为 0． 3 ～ 0． 5 MPa，不允许砂流停滞在一个 地方。
3） 活化。活化溶液组成及操作条件为： 650 mL 硫酸（ ρ = 1． 84g / mL） ，350 mL 盐酸（ ρ = 1． 19g / mL） ， 室温下活化 60 ～ 90 min。按要求的参数进行活化处 理，1 L 溶 液 最 多 处 理 表 面 积 为 5 dm2 的 钛 合 金 镀件。 3． 2 优化电镀过程
1） 镀铬溶液。普通镀铬溶液成分为硫酸和铬 酐，其中铬酐（ CrO3 ） 是主要成分，其质量浓度对镀 液性能和镀层性能有较大影响。根据理论数据和 实验情况，过高或过低的槽液质量浓度都不利于获 得最佳的电流效率及镀层质量； 控制 ρ（ 铬酐） ∶ ρ（ 硫 酸） 为 90 ～ 100 ∶ 1，有 利 于 提 高 镀 层 与 基 体 的 结 合力。
1） 外观。镀层外观采用目测与金相显微镜结合， 综合判断镀层外观的颜色、均匀性、粗糙度和连续性。
2） 结合力。 a． 磨削 法。进 行 正 常 磨 加 工 （ 磨、研 磨、搪 磨 等） 的零件，在磨加工后镀层无起皮、脱落即认为铬 镀层结合力合格。 b． 弯曲法。将镀有 δ≤50 μm 铬层的试样沿一 直径等于板材厚度的轴反复弯曲 180°，直至基体断 裂，此时镀层不应与基体分离。必要时允许用 5 倍 放大镜检查断面。 c． 加 热 法。用 恒 温 箱 或 空 气 炉 加 热 试 样 至 250 ℃ ，保温 1 h，然后在冷水中骤冷。用目视方法检 查，镀层不应起泡、脱落。
钛合金的表面强化技术
钛合金的表面强化技术钛合金是一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，广泛应用于航空、航天、医疗、化工等领域。
然而，由于其表面硬度和耐磨性较低，容易受到磨损和划伤，因此需要采取表面强化技术来提高其性能。
下面介绍几种常见的钛合金表面强化技术。
1. 氮化处理氮化处理是目前应用最广泛的表面强化技术之一。
通过在钛合金表面形成氮化层来提高其硬度和耐磨性。
氮化处理分为等离子氮化和氨气氮化两种类型。
等离子氮化是指将钛合金放置在高温下，使氮气分解并离子化，产生负离子氮，形成氮化层。
氨气氮化是指将钛合金表面覆盖一层氮化物衬底，在高温下将氨气注入气氛中，通过扩散形成氮化层。
氮化处理能使钛合金表面硬度提高两倍以上，耐磨性和抗疲劳性能也有所提高。
2. 碳化处理碳化处理是将钛合金表面涂覆一层碳质细粉，然后在高温下使其扩散反应，形成一层碳化物。
碳化处理能够提高钛合金表面硬度，降低磨损和摩擦系数，增加其使用寿命。
但碳化层较脆，容易开裂和脱落，需要加强边角区域的保护。
3. 氟化处理氟化处理是将钛合金表面涂覆一层氟聚合物，然后在高温下使其分解，形成一层氟化物膜。
氟化膜具有很好的防腐蚀性能和润滑性能，能够降低钛合金表面的磨擦和磨损，延长其使用寿命。
但氟化处理容易受到环境中的杂质和污染物的影响，需要在清洗前进行处理。
4. 微弧氧化处理微弧氧化处理是一种在电解液中加高电压，使钛合金表面产生氧化层的技术。
氧化层硬度高、耐磨性好、耐蚀性强，在航空、航天等领域具有广泛的应用。
但微弧氧化处理需要掌握处理参数，对处理设备的要求比较高，成本也相对较高。
总之，钛合金表面强化技术为钛合金的应用提供了重要的支撑。
在实际应用中需要根据具体情况选择合适的强化技术，对钛合金表面进行处理，以提高其性能和使用寿命。
钛合金作为一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，已经被广泛应用于航空、航天、医疗、化工等领域。
下面列举了一些与钛合金有关的数据，进行详细分析。
1. 钛合金的硬度钛合金的硬度与其合金成分、制备工艺、热处理等因素有关。
钛合金零件镀铬工艺及控制研究
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镀铬工艺技术分析论文
镀铬工艺技术分析论文镀铬工艺技术分析铬是一种重要的金属材料，具有优良的耐腐蚀性、耐氧化性和美观性，因此广泛应用于汽车、航空航天、电子设备、家电等领域。
镀铬工艺是一种常见的表面处理技术，通过电化学方法将铬离子沉积到基材表面，形成一层均匀、光滑、具有高亮度的铬层，提高基材的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
镀铬工艺主要包括前处理、电解液配方、电镀工艺参数控制和后处理等环节。
前处理是保证镀层质量的重要环节，一般包括去污、除油和去除氧化物等步骤。
去污可以采用碱性或酸性溶液，去除表面的尘土、污垢和有机物；除油可以采用有机溶剂或碱性溶液，去除表面的油脂和有机物；去除氧化物可以采用酸性溶液，去除表面的氧化层，以保证电镀层的附着力。
电解液配方是影响镀层质量的关键因素，一般包括铬酸、硫酸、氯化铵、硫酸二氢钠等成分。
铬酸是提供铬离子的主要组分，硫酸和氯化铵可以提高溶液的电导率和稳定性，硫酸二氢钠可以调节溶液的酸碱度。
同时，还可以添加一些有机添加剂，如表面活性剂、缓蚀剂和分散剂等，改善镀层的均匀性和光泽度。
电镀工艺参数控制是保证镀层质量的重要手段，主要包括电流密度、温度、镀时间和阳极与阴极的距离等因素。
电流密度的选择应根据基材的形状、尺寸和表面状态来确定，一般应在适当的范围内控制，以保证镀层的厚度均匀性和光泽度。
温度的控制可以影响电镀反应速度和晶粒尺寸，一般应在适当的范围内控制，以保证镀层的质量和性能。
镀时间的选择应根据基材的要求和工艺实践来确定，一般应在适当的范围内控制，以保证镀层的厚度和附着力。
阳极与阴极的距离的选择应根据镀件的形状、尺寸和表面状态来确定，一般应在适当的范围内控制，以保证镀层的厚度和均匀性。
后处理是提高镀层质量和附着力的重要环节，一般包括酸洗、水洗和干燥等步骤。
酸洗可以去除表面的氧化物和污染物，提高镀层的附着力和质量；水洗可以去除酸性溶液残留，同时也可以去除表面的杂质和污染物；干燥可以去除表面的水分和残留溶液，同时也可以提高镀层的光泽度和耐腐蚀性。
钛合金表面 镀铬 标准
钛合金表面镀铬标准
钛合金表面镀铬是一种常见的表面处理工艺，它可以提高钛合金的耐腐蚀性能、增加其硬度和改善外观。
关于钛合金表面镀铬的标准，主要涉及到以下几个方面：
1. 镀层厚度标准，钛合金表面镀铬的镀层厚度通常由相关标准规定，以确保镀层的质量和性能达到要求。
一般来说，镀层的厚度应符合国家标准或行业标准的规定。
2. 镀层结合力标准，镀铬层与钛合金基材之间的结合力是非常重要的，相关标准通常规定了镀层与基材之间的结合力测试方法和标准数值要求。
3. 镀层表面质量标准，镀铬层的表面质量直接影响着产品的外观和质感，相关标准会规定镀层表面的光洁度、平整度、无裂纹、气泡、污点等要求。
4. 环保标准，钛合金表面镀铬过程中涉及到化学药剂和废水处理等环保问题，相关标准通常会规定镀铬过程中的环保要求和限制标准。
总的来说，钛合金表面镀铬的标准涉及到镀层厚度、结合力、
表面质量和环保要求等方面，这些标准的制定和执行有助于保证镀
铬产品的质量和安全性。
在实际应用中，需要严格按照相关标准进
行生产和检测，以确保钛合金表面镀铬产品的质量和性能达到要求。
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展望及体会
体会
1. 培养综合利用相关知识的能力
2. 培养在实践中研究问题，分析问题，解决问题的能力
3. 培养了良好的工程素质和科学道德
4. 培养理论联系实际的作风
5. 提高了前沿信息的捕获能力
研究的成果及结论
划痕实验
用第五次实验 获得的试样进行划 痕实验，测量TC4 与铬层的结合力。
采用WS涂层 附着力自动划痕仪 ，最大载荷150N， 划痕长度3cm。划 痕实验显示，当动 载荷加载到88N时 ，TC4表面的铬层 才被划破，基体与 镀层结合力良好。
研究的创新点
1、在活化后，在镀铬液中，运用低电流析氢法，此时只析出氢气， 利用析出来的氢气还原钛合金表面的氧化层，从而增大镀铬层与钛 合金基体之间的结合力。
高强度钛合金镀铬
目录
1 2 3 4 5
研究的背景及意义 研究的内容及过程 研究的成果及结论 研究的难点及创新点
展望及体会
1、研究背景及意义
钛合金具有很高的强度重量比，耐腐蚀性能 优异，热稳定性，此外钛合金还具有高抗拉 强度并结合有良好的疲劳强度和断裂韧性。 这些性质使得钛合金在航空航天领域，无论 是航空发动机、飞机起落架还是导弹火箭都 有了广泛的应用。但因其耐磨性差，表面易 擦伤，粘接，焊接性能差等缺点，限制了其 应用范围。
2、研究的内容及过程
2.1 主要研究的内容
1、解决钛合金在镀铬时产生的钝化膜对被镀面结合力的影响 2、对活化工艺进行优化，为下一步电镀做好准备 3、对电镀时间，电流密度大小，阴阳极材料及电镀装置进行 改进，以获得结合力良好的镀层金属
2、研究的内容及过程
2.2技术路线
砂布抛光
活化
高电流密度镀铬
低电流密度析氢
15min 15min 20min 20min
50mm×50m m×1mm TC4 钛合金板
铬酐200g Cr2O3 3.2g水 552.8g
初始1.5A （2-3min)， 每分钟增加 1A，终态电 流7.5A
20min
无明显现象， 未出现镀层
出现镀层但 镀层不均匀
活化液与电 镀液混合， 试样不暴露 在空气中
1、研究的背景及意义
选择适当的电镀工艺进行处理，可以改善钛合金表面特性，扩大其 应用范围。在钛合金上镀铬可以提供其表面硬度，改善其耐磨性能。钛 合金电镀时要获得结合力良好的镀层，就必须彻底去除表面的钝化膜， 但是钛的氧化速度又很快，这使得钛合金电镀难以进行。硬铬镀层与钛 合金基体的结合力是镀层的主要指标之一。结合力不良会影响工件的使 用性能和寿命。造成结合力不良的原因很多，如前处理不良、活化处理 不当、被镀面钝化及工件材质的影响等。本课题主要通过一定方法解决 钛合金在镀铬时产生的钝化膜对被镀面结合力的影响，以提高镀层的结 合力，从而实现对钛合金表面的强化。
飞机起落架是在飞机起飞、着陆和停放时重要装置，是支 撑飞机整个重量的重要部件。它不仅要承受飞机停放时的 静力载荷，而且在飞机起飞和着陆时还要承受很大的冲击 载荷和疲劳载荷。因此，对起落架的材料和制造工艺，不 仅要求有较高的抗张力，而且要有足够的冲击强度和抗疲 劳性能。同时，减轻结构重量又是提高飞机性能所必须的 ，因此采用比强度高和抗裂纹扩张能力强的材料，则是飞 机起落架优选的目标。
镀层均匀但 比较粗糙
活化液与电
镀液混合，
试样不暴露 在空气中
未出现明显 镀层
活化液与电 镀液混合， 试样不暴露 在空气中
镀层均匀且 致密
活化液与电 镀液混合， 试样不暴露 在空气中
研究的成果及结论
金相照片
在金相显微镜下，可以清楚的看到铬层与基体结合均匀，致密。但 是表面不够平整。存在一些突出微小区域。
铬酐22.5g Cr2O3 0.5g 水77g
铬酐22.5g Cr2O3 0.5g 水77g
铬酐200g Cr2O3 3.2g水 552.8g
初始1.5A （2-3min)， 每分钟增加 1A，终态电 流7.5A
初始1.5A （2-3min)， 每分钟增加 1A，终态电 流7.5A
初始1.5A （2-3min)， 每分钟增加 1A，终态电 流7.5A
展望及体会
展望
目前，电镀在钛合金表面处理中占据着相当重要的位置。但是钛在热力学 上是一种不稳定的金属，当其置于空气或水溶液等含氧介质中时表面能很快生 成新，氧化膜。但这层氧化膜使得在钛上进行表面处理时会遇到很大的困难， 特别是进行电镀、化学镀和转化膜处理时若按常规法进行前处理，不仅膜层与 基体结合力很差，也很难得到质量合格的镀覆层，膜层与基体的结合力差是钛 及钛合金表面进行电化学处理的主要问题。对此我们采用活化成膜处理成功解 决了结合力差的问题，若选择适宜的预处理方法，既能简化工艺，又能保证和 提高镀覆层与基体的结合强度。因此在许多领域具有良好应用前景，尤其在航 天、航空、军工、石油、造船等领域有着广阔的发展空间。
2、活化完成后，在活化液里直接配电镀液，使活化液与电镀液混合 。这样有两个好处，好处一：我们用的活化液是HF溶液，活化后依 然会剩余少量的H+和F+。在开始低电流密度电镀过程中，会产生大 量的H2，产生的H2恰好可以还原钛合金表面的氧化膜。好处二：试 样活化完后，直接在活化液里配电镀液，避免了把试样拿出，暴露 在空气中，这样可以防止试样表面再次被氧化，对增强镀层与基体 的结合，效果尤其明显。
研究过程
不断改进后的成果
序号 1 2 3 4
5
阳极材料
阴极材料
试样
电镀液
电流大小
电镀时间
结果
备注
铅笔芯 石墨 石墨 石墨 石墨
铅笔芯 铁丝 铁丝 铁丝 铁丝
纽扣状TC4钛 合金
铬酐22.5g Cr2O3 0.5g 水77g
保持1.5A
纽扣状TC4钛 合金 纽扣状TC4钛 合金 50mm×50m m×1mm TC4 钛合金板
研究过程
最初的艰辛：由于我们 的实验研究方向和材料院各 老师的研究方向不大相同， 所以在设备和技术上都遇到 了很多的困难。
从自购直流电机，铅笔 芯做电极，塑料杯做电镀槽 开始，我们顶着困难在一步 步前进。
研究过程
简单设备下的初期成果
研究过程
研究人不怕困难，设备简单，我们自己寻找设备，经验不足，我 们积累经验，经过多次的尝试，我们逐渐找到了合适的实验方法 和活化，电镀参数。