電壓對TC4鈦合金電鍍銅的影響

TC4鈦合金以其高的比強度和有意的耐腐蝕性已經在航天航空工業、石油化工、機械制造、生物工程、船舶行業等得到了廣泛的應用。但TC4鈦合金抗粘連能力差， 磨擦過程中易粘連和磨損， 電導率和熱導率低， 不易承受釬焊。這些都限制了它的應用范圍。所以研究在鈦合金上進行電鍍勢在必行。

1、實驗

1.1實驗材料：TC4鈦合金（Ti-6Al-4V），TC4含鈦（Ti） 余量鐵（Fe）≤0.30，碳（C）≤0.10，氮（N）≤0.05，氫（H）≤0.015，氧（O）≤0.20，（Al）5.5～6.8，釩（V）3.5～4.5。試樣大小為若干個20mm×20mm×5mm長方體。用1200#的砂紙打磨至表面光潔。然后用丙酮超聲波清洗10min。放在干燥皿中待用。

1.2實驗過程：將以上試樣用去離子水洗后的試樣迅速放入酸洗液（40%氫氟酸10ml+70%硝酸30ml+水60ml）中，酸洗1～2min，取出水洗。

活化：將表面粗化的試樣用鐵絲懸掛，浸沒于活化液（40%氫氟酸35ml+添加劑85ml）中反應，十分鐘取出，式樣表面附著一層灰色沉積，水洗。

預鍍鎳：將經過酸洗、活化的試樣在2.0V電壓條件下，在鍍液成份為氯化鎳150g、濃鹽酸30ml、去離子水1000ml中進行預鍍鎳5min。

電鍍銅：將試樣分為四組，每組三個。將五組電壓分別為0.6V、1.0V、1.4V、1.8V在配方為五水硫酸銅150g、濃硫酸27ml、氯化鈉0.02g、去離子水1000ml、適量光亮劑的鍍液中下進行電鍍十分鐘。取出進行水洗風干。

2、鍍層結合力的測試

通過刻劃法，在所鍍鍍層表面劃兩組相距三毫米的平行線正交，觀察形成的網格中鍍層脫落現象，宏觀表面形貌如下圖1所示。如圖a表示電壓為0.6V時鍍層刻劃的結果，網格中鍍層不起皮，結合力良好，但是較容易刻劃到基體，可能鍍層較薄。如圖b所示為鍍銅電壓為1.0V時刻劃后的鍍層宏觀形貌圖，由圖可知，刻劃網格中的鍍層未起皮，并且相比于0.6V時的鍍層刻劃，使勁刻也未刻到基體，表面結合力很好。如圖c為鍍銅電壓為1.4V時刻劃后的結果，刻劃網格內的鍍層有起皮現象，但不是成片脫落，由此可知結合力不好。如圖d為鍍銅電壓為1.8V時，刻劃后的鍍層宏觀形貌圖，由圖可看出，刻劃后的網格內鍍層成片起皮，整片脫落，鍍層結合力很差。

1）在鈦合金TC4表面電鍍銅的過程中，鍍銅電壓的變化影響鍍層的表面形貌，隨著電壓增大，鍍層表面更光亮致密。

2）不同的鍍銅電壓影響膜基之間的結合力，電壓偏大或偏小都會影響膜基之間的結合力，本實驗超過1.4V時，膜基結合力變差。

3）在不同的鍍銅電壓條件下，膜層的厚度發生變化，本實驗電壓在0.6V～1.0V范圍內，隨著電壓的增加，鍍層厚度增大。