一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法技术

本发明专利技术涉及一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法，包括如下步骤：步骤一，除膜；步骤二，除油；步骤三，将钛或钛合金基材置于蚀刻溶液中进行蚀刻，中和除油过程中的溶液残留，增强钛或钛合金基材表面粗糙度；步骤四，将钛或钛合金基材表调溶液中进行表调，增强钛或钛合金基材表面结合力；步骤五，将钛或钛合金基材置于预镀镍溶液中进行电镀镍，预镀镍溶液包括50

【技术实现步骤摘要】
一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面处理技术，具体涉及一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法。

技术介绍

[0002]钛是高度化学性质活泼性的金属，在有氧的条件下极易钝化，所以具有优越的抗腐蚀性能，并且钛及钛合金的比强度高，因此钛及钛合金广泛应用于化工、航天、军工等众多领域。但钛及钛合金的导电性不良，故应用也受到一定限制，因此要对钛及钛合金表面进行处理。例如，在钛或钛合金表面电镀金来提高材料的导电、导热性能，降低材料的红外辐射能力，同时能够在材料表面进行钎焊。但现有的钛或钛合金表面电镀金的技术方案存在的技术问题为：
[0003]1.由于钛及钛合金表面极易生成TiO2氧化膜，镀金前除去钛或钛合金表面的氧化膜后，只要钛或钛合金在空气中或水中放置几秒钟，TiO2氧化膜又会生成，而且空气或清洗液中的H、O、N等元素又容易向TiO2氧化膜下渗入，这些因素不仅明显降低后续镀金层与钛或钛合金的结合力，甚至会使镀金层产生脱皮、起泡的现象；
[0004]2.钛及钛合金的电位很负，因此表面很容易被镍、铜、金等金属离子置换，形成结合强度很低的置换镀层，从而低镀金层与钛或钛合金的结合力；
[0005]3.目前应用于钛及钛合金表面电镀金技术是氰化物电镀金，但氰化物作为剧毒的化学品对环境和操作人员构成极大的威胁。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法，该方法在钛或钛合金基材表面制备的镀金层与基材的结合力优异，并且该方法能够降低氰化物镀金液中氰化物的含量，使得氰化物镀金液低毒的同时能保持稳定。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法，该方法包括如下步骤：
[0008]步骤一，除膜，去除钛或钛合金基材表面氧化膜；
[0009]步骤二，除油，去除钛或钛合金基材表面油污；
[0010]步骤三，蚀刻，中和除油过程中的溶液残留，增强钛或钛合金基材表面粗糙度；
[0011]步骤四，表调，增强钛或钛合金基材表面结合力；
[0012]步骤五，在钛或钛合金基材表面预镀镍；
[0013]步骤六，在钛或钛合金基材表面电镀镍；
[0014]步骤七，对钛或钛合金基材表面的镀镍层进行酸洗，活化镀镍层的表面；
[0015]步骤八，将钛或钛合金基材进行电镀金。
[0016]由于在钛或钛合金基材表面直接镀金得到的镀金层与钛或钛合金基材的结合力较差，因此先在钛或钛合金基材表面制备镀镍层，镀镍层作为连接层来提高镀金层与钛或
钛合金基材的结合力。
[0017]为了提高镀金层与钛或钛合金基材的结合力，核心点包括：1.在步骤五中在钛或钛合金基材表面预镀镍时，要形成与钛或钛合金基材结合强度高的一层薄的金属镍层，只有该金属镍层与钛或钛合金基材结合强度高，才能在步骤六中在该金属镍层的基础上进行电镀增厚得到结合力好的镀镍层；2.步骤八中进行电镀金时，要求该镀金溶液有良好的分散能力和覆盖能力，从而在镀镍层上沉积得到结合力好、镀层结晶细致的镀金层。
[0018]其中，步骤五中，将钛或钛合金基材置于预镀镍溶液中进行电镀镍，预镀镍溶液包括50
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70g/L的可溶性镍盐和0.5
‑
2mL/L的羟乙酸镍，可溶性镍盐为镍离子的主要来源，羟乙酸镍可减少形成的金属镍层的内应力并提高金属镍层和钛或钛合金基材的结合强度。钛或钛合金基材作为阴极，不锈钢板作为阳极，预镀镍得到的金属镍层的厚度不大于2μm，厚度过大会影响金属镍层和钛或钛合金基材的结合强度，预镀镍的沉积速率为：3ASD的沉积速率约0.5μm/分钟。
[0019]现有的氰化物镀金溶液主要由金氰配盐和游离氰化物组成，由于金氰配盐为金离子的主要来源，因此为了降低氰化物镀金液中氰化物的含量，核心点包括：1.降低游离氰化物来降低氰化物镀金液中氰化物的含量，但在降低游离氰化物的同时要维持镀金溶液的稳定性和原有的良好的分散能力和覆盖能力；2.使用其它含金离子的盐部分替代金氰配盐来提供金离子。
[0020]本专利技术中的镀金溶液包括：1.8
‑
2.2g/L的氰化亚金钾、120
‑
180g/L的开缸剂A、25
‑
35g/L的开缸剂B、30
‑
60mL/L的光亮剂和2.5
‑
5.5mL/L的湿润剂。其中，氰化亚金钾为镀金溶液中金离子的主要来源；开缸剂A能提供部分金离子并且稳定溶液pH值；开缸剂B用于预防光亮剂分解；光亮剂起到产生硬质和光亮镀金层作用；湿润剂有助于去除阴极中的氢气从而防止镀金层出现针孔。使用本专利技术中的镀金溶液进行电镀金时，镀金溶液的温度为25
‑
55，℃钛或钛合金基材作为阴极，阳极采用金属钛板或金属铂，电镀时电流密度为0.1
‑
0.3mA/cm2，该镀金溶液的沉积速率为：0.5ASD的沉积速率约0.15μm/min。
[0021]本专利技术中，开缸剂A为亚硫酸金钠和亚硫酸铵按质量比1:200
‑
300复配得到。开缸剂B为EDTA二钠。
[0022]本专利技术中，光亮剂为2
‑
苯胺嘧啶
‑5‑
羧酸，湿润剂为乙醇胺。专利技术人发现，将光亮剂和湿润剂的组合添加入镀金溶液中，可以替代游离氰化物的作用，从而降低游离氰化物的含量，本专利技术的镀金溶液在降低毒性的同时，通过调整组分配比使镀金溶液的稳定性很好，镀金溶液在使用(包括施镀和补充成分)30天内，未发生浑浊、变色等现象。同时10mL的镀金溶液在连续施镀通过电量0.15Ah后，仍能得到表面状态优良的镀层。
[0023]本专利技术中，对于降低镀金溶液的氰化物的含量起主要作用的是光亮剂(2
‑
苯胺嘧啶
‑5‑
羧酸)和湿润剂(乙醇胺)的组合使用，专利技术人对于光亮剂和湿润剂的组合测试发现：
[0024](1)若镀金溶液中不添加光亮剂和湿润剂，镀金溶液中金离子的结晶行为符合“表面扩散”的理论。金离子在钛或钛合金基材表面的电镀镍层上的电结晶过程遵循三维连续成核的生长机理，镀金层生长遵循Volmer
‑
Weber模式，晶粒先形成许多三维小岛，小岛聚集形成镀金层，得到的镀金层表面粗糙并且不致密。
[0025](2)光亮剂主要起细化晶粒的作用，而湿润剂主要起整平作用，采用二者组成的混合添加剂可获得光亮细致的镀金层，其晶粒尺寸在160nm以内。光亮剂、湿润剂、两种作用组
成组合添加剂时的协同系数分别为：5.8％，0.48％和20.43％，两种添加剂存在较强的协同作用。
[0026](3)若镀金溶液中不添加光亮剂和湿润剂，金电沉积受扩散步骤；光亮剂阻化金的电沉积，改变金电沉积速率控制步骤；湿润剂对电沉积锌金的阻化作用不明显，不改变金电沉积的速率控制步骤；光亮剂和湿润剂同时加入到镀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，除膜，去除所述钛或钛合金基材表面氧化膜；步骤二，除油，去除所述钛或钛合金基材表面油污；步骤三，将所述钛或钛合金基材置于蚀刻溶液中进行蚀刻，中和除油过程中的溶液残留，增强所述钛或钛合金基材表面粗糙度；步骤四，将所述钛或钛合金基材表调溶液中进行表调，增强所述钛或钛合金基材表面结合力；步骤五，将所述钛或钛合金基材置于预镀镍溶液中进行电镀镍，所述预镀镍溶液包括50
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70g/L的可溶性镍盐和0.5
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2mL/L的羟乙酸镍；步骤六，在所述钛或钛合金基材表面电镀镍；步骤七，对所述钛或钛合金基材表面的镀镍层进行酸洗，活化镀镍层的表面；步骤八，将所述钛或钛合金基材进行电镀金，所述镀金溶液包括1.8
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2.2g/L的氰化亚金钾、120
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180g/L的开缸剂A、25
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【专利技术属性】
技术研发人员：庞美兴，曾文涛，
申请(专利权)人：惠州市安泰普表面处理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：