鈦基鍍鉑工藝技術(shù)

鈦基鍍鉑工藝技術(shù)

1在鈦上鍍鉑鈦具有良好的耐腐蝕性，比強度高，質(zhì)量密度低。因此，它被廣泛應用于航空航天和化學工業(yè)，成為不可忽視的材料。然而鈦表面的耐磨性差,接觸電阻高,釬焊性差,在某些介質(zhì)或高溫下鈦的耐蝕性也變差,使其應用受到一定的限制。在鈦上鍍鉑可以克服以上缺點。鉑鍍層硬度高,電阻小,可釬焊。本文就鈦基鍍鉑工藝技術(shù)加以敘述及討論。2含鈦基導電材料的鍍層前處理目前,鍍鉑溶液種類繁多,在不少基體上都可進行電鍍鉑,但在鈦基上鍍鉑比較困難。這是因為鈦是一種極易鈍化的金屬,表面鈍化膜使鍍層與基體不能緊密結(jié)合,難以獲得結(jié)合良好的鍍層,必須進行前處理,除掉鈍化膜,使鈦表面生成一層活性膜——氫化鈦膜,氫化鈦與鈦基體和鍍層之間形成一定的金屬鍵,從而保證鈦基體與鍍層結(jié)合良好。2.1侵蝕液的配比侵蝕的目的在于除去鈦表面的鈍化膜,一般在濃度較高的硝酸-氫氟酸體系中進行。溫度為室溫,時間為5min~10min,侵蝕液的配比:HF(40%),50ml/l~70ml/l;HNO3(65%),50ml/l~100ml/l;H2O2(30%),100ml/l~200ml/l。2.2鈦tih2活化的目的是在鈦材表面生成活性膜。鈦材經(jīng)活化處理后得到的活性膜為氫化鈦(TiH2),呈灰黑色,在基體鈦、氫化鈦和鍍層金屬中,各自形成的能帶,由于其能量相近,發(fā)生了能量重迭,形成了準金屬鍵,從而得到結(jié)合良好的鍍層。經(jīng)活化處理后的鈦片方可放入鍍液中進行鍍鉑。3當前的研磨和黃金處理3.1檢測方法水溶液電鍍鉑是目前應用較廣泛的鍍鉑工藝,它的溶液種類主要分酸性和堿性兩大類,堿性鍍鉑溶液有:以二亞硝酸二氨鉑為主鹽即P鹽鍍鉑溶液,以六羥基鉑酸鉀為主鹽的強堿性鍍鉑溶液等。酸性鍍鉑溶液有氨基磺酸型鍍鉑溶液和硫酸鹽DNS鍍鉑溶液等。各種鍍鉑溶液工藝條件列于表1。下面重點介紹一些常用的鍍鉑溶液。(1)用亞硝酸鈉做酰氯的制備工藝這類槽液出現(xiàn)于1931年,曾得到廣泛應用。槽的操作條件為鉑(以P鹽計)20g/l~30g/l,硝酸銨100g/l,亞硝酸鈉10g/l,氫氧化銨50ml/l,pH>9,溫度95℃,陰極電流密度100A/m2~300A/m2。它所采用的P鹽即二亞硝酸二氨鉑[Pt(NH2)2(NO2)2·2H2O],由于其制作方便,性能穩(wěn)定,被普遍用做主鹽。P鹽制作方法是把一定量的鉑溶于王水制成氯鉑酸,然后把氯鉑酸(10%濃度)加熱攪拌,加入氯化鉀溶液(10%濃度),析出氯鉑酸鉀沉淀,取出沉淀加蒸餾水,在砂浴上加熱,同時加入亞硝酸鈉,溫度達到90℃時有氣泡產(chǎn)生,析出NO2氣體,溫度最好控制在105℃左右,直至反應完全,溶液呈黃綠色。反應物冷卻后,加入適量氨水,很快有沉淀析出,過濾沉淀,洗滌、干燥、即成成品P鹽。本類槽液P鹽是主鹽,提供陰極反應所需要的鉑離子,其含量低時,鍍層呈灰色,甚至發(fā)黑,提高主鹽含量可相應的提高陰極電流密度,加快沉積速度,但由于鉑價極高,一般鉑含量要嚴格控制在工藝范圍內(nèi),過高的主鹽還容易使鍍層粗糙。亞硝酸鈉是同離子效應鹽,能防止P鹽的分解,穩(wěn)定鍍液?？刂坪霉に嚄l件,可以得到光亮的鉑鍍層,但若要得到較厚鉑鍍層,陰極應經(jīng)常移動,且中途還應多次取出鍍件,擦掉毛刺再鍍,由于內(nèi)應力不斷增大,在這類槽液中沉積得到的鉑鍍層的厚度是有限的。(2)氨基磺酸鹽顯色劑用此鍍液可以獲得無應力、厚的鉑鍍層。操作條件為鉑(以P鹽計)10g/l~20g/l,電流密度100A/m2~500A/m2,氨基磺酸50g/l~100g/l,pH<2,溫度為60℃~80℃。P鹽為主鹽,氨基磺酸為絡合劑,它能提高陰極極化,使鍍層結(jié)晶細致光亮。該鍍液的缺點是需高溫操作,鍍液需定期更換。鈦基鍍鉑,該鍍液很有前途,關(guān)鍵是尋找合適的添加劑,減少鍍液的更換次數(shù),降低操作溫度。(3)苯基硫酸鉑pt的制備硫酸鹽型鍍鉑液呈強酸性,在此溶液中能鍍厚鉑,鍍層表面光亮。可在各種基材上電鍍,且操作溫度低,電鍍過程不會析出氣體,鍍層無針孔和疏孔。電鍍過程需要攪拌,電流效率低,主鹽二硝基硫酸鉑的制備也較P鹽要麻煩。操作條件為:H2Pt(NO2)2SO4(以鉑計)5g/l~20g/l,電流密度50A/m2~300A/m2,硫酸調(diào)節(jié)pH<2,溫度30℃~70℃。二硝基硫酸鉑常用的制備方法是根據(jù)反應式K2PtCl6+6KNO2=K2Pt(NO2)4+6KCl+2NO2,制得K2Pt(NO2)4溶液,濃縮并冷卻,結(jié)晶得針狀K2Pt(NO2)4,再用蒸餾水溶解,加入過量固體Ag2SO4至不產(chǎn)生白色沉淀為止,過濾除去Cl-,此時溶液中含K2Pt(NO2)4,K2SO4,Ag2SO4和KNO2等,令其通過氫型陽離子交換柱,可得H2Pt(NO2)4與H2SO4混合物。加熱除去亞硝酸根,而后濃縮得到H2Pt(NO2)4與H2SO4濃縮液。3.2全氰化鈉和氰化鉀熔樣的制備熔鹽鍍鉑是從20世紀30年代開始的。在熔融氰化物槽中,難熔金屬表面的鈍化膜被溶解,且電解質(zhì)中不存在氧成分,故基體和鍍層結(jié)合,鍍層具有延性和沒有應力存在。熔鹽電解質(zhì)的制備是將53%的氰化鈉和47%的氰化鉀首先置于陶瓷坩堝中預燒熔,待溫度高于熔點50℃時即550℃,將兩塊鉑電極插入熔體中并通電,當鉑離子濃度約0.3%時,便可電鍍。陰極電流密度為30A/m2~300A/m2,電流效率為65%~98%。除了熔樣時可暴露在空氣中,其余時間一律用氬氣保護。因電鍍時,陽極電流效率一般高于陰極電流效率,應定時添加氰化物熔鹽以維持電解液有效成分的基本穩(wěn)定。采用堿金屬氰化物熔鹽作為電解質(zhì)在鈦上鍍鉑是成功的,可以得到厚的光亮的無應力鉑鍍層,但這種工藝復雜,操作環(huán)境差,費用較大,難于鍍大面積鍍件。3.3氯鉑酸溶液的鍍層化學鍍是在鍍液中添加還原劑沉積出金屬的一種?；瘜W鍍鉑可用低濃度氯鉑酸的肼溶液。化學鍍鉑已獲得成功,其優(yōu)點是鍍層厚度均勻,尤其適于形狀復雜的工件鍍鉑。存在的問題是鍍液穩(wěn)定性差,槽溫高,還原劑混入時,容易全面分解,操作小心謹慎。4化學鍍的應用鈦基鍍鉑材料質(zhì)輕,強度高,耐腐蝕,導電