专利名称：一种镀覆厚金膜的钛板及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料镀覆技术领域，特别涉及一种镀覆厚金膜(厚度为5 10 m)的钛板，同时本发明还涉及上述镀金钛板的制备方法。
背景技术：
在武器材料、部件的生产中，常常要使用电化学表面加工处理工艺，如电解和电镀 等，使部件表面形成特殊的功能涂层，以满足其使用性能和工作环境要求。目前国内外使用 得较多的是贵金属涂层(金、银、钼和铑等)。在使用电化学处理工艺制备表面涂层的过程 中，一般要使用惰性电极，如石墨、不锈钢、铅合金、镍合金、钛合金和钛合金/涂层电极等， 由于电解/电镀一般是在酸性或碱性溶液环境中使用，使用环境苛刻，不仅要求电极本身 具有优良的电化学催化反应活性和导电性能，而且要求电极具有优良的耐腐蚀性和电化学 稳定性，尽可能降低电化学反应过程的能耗。 金在水溶液中具有很高的电极电位，具有很强的化学稳定性和耐腐蚀性，在许多
种酸、碱和氧化性介质中都不发生溶解。 Au — Au++e (p。=+l .73V Au — Au3++3e (p0=+l .58V /为标准电极电位。 钛的致钝电位较负，表面极易形成一层薄而致密的氧化物膜，在许多介质中具有 很强的钝化倾向和钝态稳定性。钛在许多介质(如酸性、中性、弱还原性和氧化性介质等) 中具有优良的耐腐蚀性，特别是具有优良的抗局部腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、磨蚀、 疲劳腐蚀和应力腐蚀等)性能。 钛表面涂覆金的电极既能够保持优良的电化学催化反应活性和导电性，又具有很 强的耐腐蚀性和电化学稳定性。这种电极即使使用在含氯化物的溶液中，仍然具有良好的 耐蚀性。如果使钛与镀金层结合牢固，镀金层致密且具有一定厚度，这样制得的电极在电化 学工作环境(电解/电镀)中具有良好的电化学活性、稳定性和优良的导电性，能够满足长 时间大电流电解/电镀工作的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种镀覆厚金膜的钛板，其特征在于，以钛板为基体，钛板厚 度为1 3mm，镀金层厚度为5 10 ii m。 本发明的另一目的是提供一种上述镀金钛板的制备方法，其特征在于，具体步骤 如下 (1)选取厚度为1 3mm的钛板为基板； (2)钛板表面处理喷砂处理8 20分钟，去除机加工痕迹，增加粗糙度，获得较 新鲜的表面，有利于提高镀层的结合力；超声清洗8 20分钟，用浓度为40 %的NaOH热碱液清洗，去除基板表面因存放或机加工而吸附的油污；采用热20% HF-20% HC1或20% HF-20% HN03混合酸浸蚀基板8 20分钟，去除基板表面的氧化膜；
(3)化学镀镍 采用弱碱性化学镀镍液，在基板上镀覆镍底层，采用的镀镍液的成分为25 40g/L的NiS04 7H20， 10 25g/L的NaH2P02 H20，40 60g/L的NH4C1，70 90g/L的 Na3C6H507 2H20 ;其pH值为8 9. 5 ;工艺温度为75 90°C，工艺时间为8 20分钟；镀 镍后放入清水中清洗干净，镀镍层厚度为1 2ym ; 采用化学镀镍底层的目的， 一是防止钛合金基体新鲜表面在电镀前形成氧化物钝 化膜；二是保证电镀出结合力和致密度合格的金镀层；
(4)电镀金 采用双脉冲电镀工艺镀金，采用电镀液的成分为8 15g/L的KAuCN， pH值为 3. 8 5. 2，温度为30 35°C ;钛板作阴极，阴极转速为5 15m/min，铂钛网作阳极；脉冲参 数为平均电流密度为O. 7 1.2A/di^，峰值电流密度为4. 5 5. 5A/di^，占空比为l : 3 1 : 5，频率为750 850Hz ;电镀时间为36 60小时，镀金后放入清水中清洗干净，镀层 厚度5 10um ; 金电镀时采用周期换向双脉冲电流，大幅度短时间的反向脉冲所引起的高度不均 匀阳极电流分布，使镀层凸处被强烈溶解而整平。双脉冲电镀金的显著优点是(l)镀层结 晶细致、光亮，孔隙率低；(2)镀层厚度均匀，整平性好；(3)消除氢脆，减少镀层内应力；(4) 提高镀层结合力；(5)镀层沉积速度加快。采用双脉冲电镀金可使镀层的耐温、耐磨、焊接、 韧性、防腐、导电率、光洁度等性能指标成倍提高，并可大幅度节约金(节约20 50% )，节 约添加剂(如光亮剂节约50 80% );
(5)热处理 热处理在有氩气保护的真空热处理炉中进行，热处理温度为400°C，时间为2小 时，热处理可使钛板与镀金层之间的结合力得到可靠保证。 热处理结束后，用测厚仪测量镀金层的厚度，用拉伸法测量镀层结合力，用扫描电 镜观察镀金层表面状态。 本发明的有益效果为钛板与镀金层之间的结合力为20 25MPa，用扫描电镜观 察表面状态，放大2000倍以上观察无针孔；钛表面涂覆金后，镀金层致密且具有一定厚度， 钛与镀金层结合牢固，这样的镀金钛板既能够保持优良的电化学催化反应活性和导电性， 又具有很强的耐腐蚀性和电化学稳定性，可作为电极用作电解槽的阴极，能够满足长时间 大电流电解/电镀工作的需要，适用于核工业中的电化学处理过程。
具体实施例方式
本发明提供了一种镀覆厚金膜的钛板及其制备方法，下面结合具体实施方式
对本
发明做进一步说明。
实施例1 1、按长100mm，宽100mm裁剪lmm厚的钛板为基板； 2、钛板表面处理喷砂处理10分钟；超声清洗10分钟；用浓度为40%的NaOH热 碱液清洗10分钟，去除基板表面因存放或机加工而吸附的油污；用热的20% HF-20% HC1混合酸浸蚀基板10分钟，去除基板表面的氧化膜； 3、对表面处理过的钛板规范镀镍10分钟，镀镍工艺采用的镀镍液的成分为33g/
L的N iS04 7H20， 17g/L的NaH2P02 H20， 50g/L的NH4C1， 84g/L的Na3C6H507 2H20， pH值为
9. 5，工艺温度为85t:，镀镍后放入清水中清洗干净，镀镍层厚度为1. 5ym ; 4、采用双脉冲电镀工艺镀金48小时，电镀液为浓度为12g/L的KAuCN溶液，pH值
为4. 9，温度32士3t:，钛板作阴极，阴极转速为7m/min，铂钛网作阳极；脉冲参数为平均电
流密度lA/dm、峰值电流密度5A/dm、占空比l : 5，频率800Hz ;镀金后放入清水中清洗干
净； 5、热处理在有氩气保护的真空热处理炉中进行，热处理温度为400°C，时间为2 小时。 热处理结束后，用测厚仪测量镀金层的厚度为8ym，用拉伸法测量镀层结合力为 21. 6MPa，用扫描电镜观察镀金层表面状态，放大2500倍观察，没有发现针孔。
实施例2 1、按长150mm，宽150mm裁剪2mm厚的钛板为基板； 2、钛板表面处理喷砂处理12分钟；超声清洗12分钟；用浓度为40%的NaOH热 碱液清洗12分钟，去除基板表面因存放或机加工而吸附的油污；用热的20% HF-20% HC1 混合酸浸蚀基板12分钟，去除基板表面的氧化膜； 3、对表面处理过的钛板规范镀镍12分钟，镀镍工艺采用的镀镍液的成分为30g/ L的NiS04 7H20， 20g/L的NaH2P02 H20， 55g/L的NH4C1， 80g/L的Na3C6H507 2H20， pH值为
9. 8，工艺温度为85t:，镀镍后放入清水中清洗干净，镀镍层厚度为1. 7ym ; 4、采用双脉冲电镀工艺镀金48小时，电镀液为浓度为10g/L的KAuCN溶液，pH值 为5. 1，温度32士3t:，钛板作阴极，阴极转速为7m/min，铂钛网作阳极；脉冲参数为平均电 流密度1. 2A/dm2，峰值电流密度4. 5A/dm2，占空比1 : 4，频率800Hz ;镀金后放入清水中清 洗干净； 5、热处理在有氩气保护的真空热处理炉中进行，热处理温度为400°C，时间为2 小时。 热处理结束后，用测厚仪测量镀金层的厚度为8.6ym，用拉伸法测量镀层结合力 为23MPa，用扫描电镜观察镀金层表面状态，放大3000倍观察，没有发现针孔。
实施例3 1、按长200mm，宽200mm裁剪2. 5mm厚的钛板为基板； 2、钛板表面处理喷砂处理15分钟；超声清洗15分钟；用浓度为40%的NaOH热 碱液清洗10分钟，去除基板表面因存放或机加工而吸附的油污；用热的20% HF-20% HN03 混合酸浸蚀基板15分钟，去除基板表面的氧化膜； 3、对表面处理过的钛板规范镀镍20分钟，镀镍工艺采用的镀镍液的成分为37g/ L的NiS04 7H20， 24g/L的NaH2P02 H20， 55g/L的NH4C1， 90g/L的Na3C6H507 2H20， pH值为
10. 2，工艺温度为85t:，镀镍后放入清水中清洗干净，镀镍层厚度为1. 9ym ; 4、采用双脉冲电镀工艺镀金48小时，电镀液为浓度为15g/L的KAuCN溶液，pH值 为4. 6，温度32士3t:，钛板作阴极，阴极转速为7m/min，铂钛网作阳极；脉冲参数为平均电 流密度0. 8A/dm2，峰值电流密度5. 5A/dm2，占空比1 : 5，频率850Hz ;镀金后放入清水中清洗干净； 5、热处理在有氩气保护的真空热处理炉中进行，热处理温度为400°C，时间为2 小时。 热处理结束后，用测厚仪测量镀金层的厚度为9. 5ym，用拉伸法测量镀层结合力
为24. 7MPa，用扫描电镜观察镀金层表面状态，放大3000倍观察，没有发现针孔。 以上具体实施方式
只是本发明较典型的实施例，本领域技术人员可在权利要求的
范围内相应改动。
权利要求
一种镀覆厚金膜的钛板，其特征在于，钛板为基体，钛板的厚度为1～3mm，镀金层厚度为5～10μm。
2. —种镀覆厚金膜钛板的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下(1) 选取厚度为1 3mm的钛板为基板；(2) 钛板表面处理喷砂处理8 20分钟；超声清洗8 20分钟，用浓度40%的NaOH 热碱液清洗8 20分钟，去除基板表面的油污；采用热的浓度为20% HF-20% HC1或20% HF-20% HN03的混合酸溶液浸蚀基板8 20分钟，去除基板表面的氧化膜；(3) 化学镀镍在基板上镀覆厚度为1 2ym的镍底层，镀镍后将基板放入清水中清 洗干净；(4) 电镀金采用双脉冲电镀工艺镀金，镀金层厚度为5 10 ii m，镀金后将基板放入清 水中清洗干净；(5) 热处理在360 48(TC下，氩气保护下真空热处理1. 5 2. 5小时，得到所述镀覆厚金膜钛板。
3. 根据权利要求2所述的一种镀覆厚金膜钛板的制备方法，其特征在于所述步骤 (3)的化学镀镍工艺采用的镀镍液的成分为25 40g/L的NiS04 7H20， 10 25g/L的 NaH2P02 H20， 40 60g/L的NH4C1， 70 90g/L的Na3C6H507 2H20 ;其pH值为8 9. 5 ;工 艺温度为75 90。C，工艺时间为8 20分钟。
4. 根据权利要求2所述的镀覆厚金膜钛板的制备方法，其特征在于所述步骤(4)的 双脉冲电镀工艺采用电镀液的成分为8 15g/L的KAuCN， pH值为3. 8 5. 2，温度为30 35°C ;钛板作阴极，阴极转速为5 15m/min，铂钛网作阳极；脉冲参数为平均电流密度为 0. 7 1. 2A/dm2，峰值电流密度为4. 5 5. 5A/dm2，占空比为1 : 3 1 : 5，频率为750 850Hz ;电镀时间为36 60小时。
全文摘要
本发明公开了属于金属材料镀覆技术领域的一种镀覆厚金膜的钛板及其制备方法。其制备步骤包括选取厚度为1～3mm的钛板，对其表面处理后进行化学镀镍、电镀金和热处理过程，得到镀金层厚度为5～10μm，镀层结合力为20～25MPa，镀金层表面用扫描电镜放大2000倍观察无针孔。钛表面涂覆金后，镀金层致密且具有一定厚度，钛与镀金层结合牢固，这样的镀金钛板既能够保持优良的电化学催化反应活性和导电性，又具有很强的耐腐蚀性和电化学稳定性，可作为电极用作电解槽的阴极，能够满足长时间大电流电解/电镀工作的需要，特别适用于核工业中的电化学处理过程。
文档编号C25D5/00GK101748427SQ200810227769
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者尹延西, 张力, 江洪林, 王力军, 罗远辉, 陈松 申请人:北京有色金属研究总院