[发明专利]一种钛表面电解充氢活化化学镀镍方法

说明书

本发明公开了一种钛表面电解充氢活化化学镀镍方法，包括以下步骤：(1)钛基体表面处理；(2)电解充氢：将(1)处理后的钛基体在电解液中进行电解充氢，其中电解液为含硫酸、苯骈三氮唑和水的混合液，其中苯骈三氮唑浓度不低于3mg/L；(3)化学镀镍；(4)热处理；该方法在电解充氢活化的电解液中添加了苯骈三氮唑，能够迟滞样品表面氧化，活化处理后无需立即进行化学镀，操作时间灵活性强，特别适合加工量较大、产品种类较多的工业生产。

技术领域

本发明涉及一种钛表面处理方法，特别涉及一种钛表面电解充氢活化化学镀镍方法。

背景技术

钛及钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性好、密度低、以及优异的力学性能和生物相容性等特点；同时，也有缺点，例如其表面硬度低、致密氧化膜会导致接触电阻大、导电率低、耐磨性差等。为了改善钛及钛合金表面性能，增加其使用范围和寿命，需要对其进行表面处理。其中，化学镀镍具有良好的深镀能力，镍层在均匀性、耐蚀性、硬度、可焊性、磁性、装饰性上及化学稳定性都具有明显的优越性，目前已经在工业上得到了广泛应用。钛及钛合金表面极容易氧化，生成的一层致密氧化膜，使钛及钛合金表面在镀镍液中的电位较高，导致其在镀镍液中不能自动进行镍的沉积反应。所以，目前对于钛及钛合金化学镀镍的研究主要集中钛在镀镍前的活化处理，来达到使镍层快速生长的目的。

目前钛及钛合金镀镍前的活化处理工艺大多是使用含有氟的酸性溶液来对钛进行酸洗去氧化膜和活化处理。如通常使用盐酸和氢氟酸的混合溶液来对钛表面酸洗、使用含氟溶液生成活性氟化物转化膜等。然而这类活化方法使用的高浓度氢氟酸有害有毒，会破坏环境、腐蚀工厂设备、危害人体健康。同时在活化后，钛基体需要立即进行化学镀镍，防止表面重新生成氧化膜阻碍化学镀镍。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种钛电解充氢后能迟滞活化表面氧化的钛表面电解充氢活化化学镀镍方法。

技术方案：本发明所述的一种钛表面电解充氢活化化学镀镍方法，包括以下步骤：

(1)将钛基体表面处理；

(2)将(1)处理后的钛基体在电解液中进行电解充氢，其中电解液为含硫酸、苯骈三氮唑和水的混合液，其中苯骈三氮唑浓度不低于3mg/L；

(3)将(2)处理后的钛基体进行化学镀镍；

(4)将(3)处理后的钛基体进行热处理。

步骤(2)中，优选的，所述硫酸的浓度0.25～1mol/L，所述电解充氢的电流密度为50～100mA/cm²，充氢时间为10～30分钟。以硫酸和苯骈三氮唑的混合液为电解液，以钛件为阴极，以石墨电极为阳极进行电解充氢，在钛基表面生成一层肉眼可见的均匀、连续的深灰色的膜即为TiH₂。如果膜层颜色浅或者不连续，则说明充氢不足，活化效果不佳，将造成漏镀；但若充氢时间过长，TiH₂的厚度会持续增加，则后续的热处理需要更长的时间消除氢，以防止氢脆。

TiH₂中Ti原子最外层电子与基体中Ti原子的最外层电子能量非常接近，能带重合度很高，这两部分Ti原子之间以及TiH₂膜层内部的Ti原子之间都存在着与金属键类似的键合关系，因此能够引发镍离子的还原反应，对化学镀镍有催化、引发作用。但是，需要注意的是，TiH₂虽然有防护作用，但在空气中还是会被氧化，导致活性消退。

苯骈三氮唑分子的苯环外有一个由三个N原子构成的杂环，其中一个N原子为吡咯型，其p轨道含有孤对电子，且自然电荷最负，对分子最高被占轨道的贡献最大，Fukui指数也较低，因此，当遇到d轨道有电子的金属原子时，如Ti，很容易形成配位键，吸附在表面，并形成保护膜，防止氧化。苯骈三氮唑浓度过低，达不到防止氧化的效果。