电压对TC4钛合金电镀铜的影响

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，钒（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。

预镀镍：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。

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。