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钛及钛合金新的表面处理工艺

来源:钛板,钛棒,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-12-10 11:32:59
钛及钛合金由于密度小、强度高、耐热耐腐蚀性能优异而广泛地应用于航空航天、石油化工、造船等部分。具有较高的比强度、良好的耐蚀性及耐高温性(熔点超过1 650 ℃),并且可呈+2、+3、+4价态的氧化态,部分可在溶液中以离子态存在,因此可利用钛的这些性质和特性进行表面处理。www.hvw00.com科研工作者利用钛的性质和特性进行表面处理工艺研究时,获得了三种新的工艺,分别如下。(1)利用氧化还原离子对TiN/TiF62-制备金属纳米粒子镀层。(2)通过等离子渗碳处理在钛金属表面涂覆碳薄膜,以提高其耐蚀性。(3)通过化学方法,利用氧化还原离子对Ti3+/Ti4+制备高纯镍镀层。
 
接下来将分别对这三种工艺进行简要介绍。
 
1.氮化钛在含氟离子的水溶液中放置时,TiN中的Ti会溶解生成TiF62-,所发生的反应如公式(1)和公式(2)所示。
TiN+6HF=TiF62-+NH4++2H++e-(pH<3.0)  (1)
TiN+6F-+4H+=TiF62-+NH4++e-(pH>3.0)  (2)
利用该反应放出的电子可以还原比Ti电位还高的Pd2+,这样就可以在TiN上析出Pd。研究了在不同pH值的镀液中以及不同温度下制备的Pd纳米粒子镀层。结果表明,当镀槽温度为70 ℃、镀液pH为5.2时,所得到的Pd镀层的粒子最小,分散性最好。TEM测试结果显示,在TiN上形成了粒径约为50 nm的Pd纳米粒子。由于TiN的电导率低,不能用电解法在其表面镀上金属,而以上这种利用氧化还原离子对TiN/TiF62-的电化学镀方法不失为最好的选择。
 
2.镁电池作为新一代二次电池,具有寿命长、无污染、体积小、容量大等优点,极具发展性。通常,镁电池的电解液是以格利雅试剂(镁烷基)为基体的溶液,这种电解液中存在着高浓度氯离子,易使电极材料腐蚀,因此,要使镁电池能够真正得到商业应用,必须寻找到一种成本低且性能稳定的电极材料。为此,通过等离子渗碳处理(碳源为甲烷或丙烯)在金属钛表面涂覆了一层玻璃态碳薄膜,从而使钛在电解液中的耐蚀性得到了提高。由于钛的碳吸收能低,其表面可形成厚度约数微米的玻璃态碳薄膜,具有优异的耐蚀性。
 
3.利用化学方法制备镍镀层时需要使用各种还原剂,若选用次亚磷酸钠(NaH2PO2)作为还原剂,则会获得P含量为10%~12%的镍镀层,该镀层具有优良的非磁稳定性,可用作硬盘的镀层基底材料;若选用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂时,可获得非晶态高强镀镍层,并且含有一定量的B。而要获得纯净的镀镍层,就必须避免还原剂中的成分渗入镀膜中,为此使用了氧化还原离子对Ti3+/Ti4+,即在采用化学法制备镍镀层的过程中,3价钛和4价都以离子形态存在,而在镀液中添加氮基三乙酸或柠檬酸(作为稳定剂)后,其中的镍离子可形成络合物。利用这种方法在Cu线上成功制备了厚度约为10 nm的纯镍镀层。
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