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电压对TC4钛合金电镀铜的影响

来源:      2018-11-08 16:01:38      点击:

  【摘 要】在硫酸盐镀铜溶液中在不同电压下对TC4钛合金进行电镀在TC4合金表面获得铜镀层,采用划痕法检测在不同电压下制备的铜镀层的结合力。结果显示:电压对TC4钛合金电镀镀层的结合力有一定的影响。

  前 言

  TC4钛合金以其高的比强度和有意的耐腐蚀性已经在航天航空工业、石油化工、机械制造、生物工程、船舶行业等得到了广泛的应用。但TC4钛合金抗粘连能力差, 磨擦过程中易粘连和磨损, 电导率和热导率低, 不易承受钎焊。这些都限制了它的应用范围。所以研究在钛合金上进行电镀势在必行。

  1、实验

  1.1实验材料:TC4钛合金(Ti-6Al-4V),TC4含钛(Ti) 余量铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.20,(Al)5.5~6.8,钒(V)3.5~4.5。试样大小为若干个20mm×20mm×5mm长方体。用1200#的砂纸打磨至表面光洁。然后用丙酮超声波清洗10min。放在干燥皿中待用。

  1.2实验过程:将以上试样用去离子水洗后的试样迅速放入酸洗液(40%氢氟酸10ml+70%硝酸30ml+水60ml)中,酸洗1~2min,取出水洗。

  活化:将表面粗化的试样用铁丝悬挂,浸没于活化液(40%氢氟酸35ml+添加剂85ml)中反应,十分钟取出,式样表面附着一层灰色沉积,水洗。

  预镀镍:将经过酸洗、活化的试样在2.0V电压条件下,在镀液成份为氯化镍150g、浓盐酸30ml、去离子水1000ml中进行预镀镍5min。

  电镀铜:将试样分为四组,每组三个。将五组电压分别为0.6V、1.0V、1.4V、1.8V在配方为五水硫酸铜150g、浓硫酸27ml、氯化钠0.02g、去离子水1000ml、适量光亮剂的镀液中下进行电镀十分钟。取出进行水洗风干。

  2、镀层结合力的测试

  通过刻划法,在所镀镀层表面划两组相距三毫米的平行线正交,观察形成的网格中镀层脱落现象,宏观表面形貌。电压为0.6V时镀层刻划的结果,网格中镀层不起皮,结合力良好,但是较容易刻划到基体,可能镀层较薄。镀铜电压为1.0V时刻划后的镀层宏观形貌图,可知,刻划网格中的镀层未起皮,并且相比于0.6V时的镀层刻划,使劲刻也未刻到基体,表面结合力很好。镀铜电压为1.4V时刻划后的结果,刻划网格内的镀层有起皮现象,但不是成片脱落,由此可知结合力不好。为镀铜电压为1.8V时,刻划后的镀层宏观形貌图,可知,刻划后的网格内镀层成片起皮,整片脱落,镀层结合力很差。

  根据不同电压下获得的铜镀层厚度绘制出电压与镀层厚度的关系图。

  结论

  1、在钛合金TC4表面电镀铜的过程中,镀铜电压的变化影响镀层的表面形貌,随着电压增大,镀层表面更光亮致密。

  2、不同的镀铜电压影响膜基之间的结合力,电压偏大或偏小都会影响膜基之间的结合力,本实验超过1.4V时,膜基结合力变差。

  3、在不同的镀铜电压条件下,膜层的厚度发生变化,本实验电压在0.6V~1.0V范围内,随着电压的增加,镀层厚度增大。