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电压对TC4钛合金电镀铜的影响

发布日期:2018-11-07  浏览次数:68
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  【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合金电镀镀层的结合力有一定的影响。
  【关键词】TC4钛合金;电镀;电压
  【Abstract】Obtain copper layer by plating copper on TC4 alloy in different voltage. Text the binding between substrate and layer of different voltage. The results show:The voltage have some impact on coating adhesion.
  【keywords】TC4 alloy;plating;voltage
  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,(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: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,宏观表面形貌如下图1所示。如图a表示电压为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。如图b所示为镀铜电压为1.0V时刻划后的镀层宏观形貌图,由图可知,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。如图c为镀铜电压为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。如图d为镀铜电压为1.8V时,刻划后的镀层宏观形貌图,由图可看出,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如图2。
  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。
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