專利名稱：一種鈦-鎳基記憶合金的電鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦-鎳(Ti-Ni)基記憶合金的電鍍方法，具體涉及在鈦-鎳基記 憶合金表面電鍍鎳層和金層的方法，屬于Ti-Ni基記憶合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
形狀記憶合金由于其獨特的形狀記憶效應(yīng)在工程應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。形狀 記憶效應(yīng)是指一定初始形狀的合金在低溫下變形后通過加熱到某一臨界溫度以上可恢復(fù) 到初始形狀的一種特殊性能。形狀記憶合金材料在低溫下進行變形后，對其加熱，在某溫度 區(qū)間內(nèi)，它將會產(chǎn)生形狀回復(fù)位移和回復(fù)力，利用其回復(fù)力和回復(fù)位移可以對外做功的特 性做成各種驅(qū)動、執(zhí)行元件，目前在機械和自動化工業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用；同樣利用記憶回 復(fù)特性將加工制備好的管接頭在低溫下擴徑使內(nèi)徑尺寸變大，與被接管間隙配合，加熱管 接頭由于其記憶效應(yīng)，管接頭發(fā)生回復(fù)，內(nèi)徑收縮并產(chǎn)生大的回復(fù)力，管接頭內(nèi)壁與被接管 外壁緊密接觸并伴隨非破壞性形變，使管路緊固連接和密封。這種技術(shù)目前在航天、軍工領(lǐng) 域得到廣泛應(yīng)用。在工程應(yīng)用時，常常需要對材料表面進行處理，提高它的防腐蝕和防輻射 等性能。金鍍層以具有極為優(yōu)良的延展性、耐腐蝕性和優(yōu)異的防輻射性能，在一定環(huán)境下成 為理想的鍍層。 Ti-Ni基記憶合金鍍覆金屬較普通材料困難，原因是材料中含有大量鈦元素，鈦與 氧有較強的親和力，在前期處理基礎(chǔ)上把原始氧化皮層去除，但工件接觸空氣和含氧介質(zhì) 中瞬間又能重新形成一層氧化膜，且該氧化膜具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，在這層氧化膜上難 于鍍覆一層結(jié)合力較好的鍍層。目前，針對Ti-Ni基記憶合金鍍層尚無報道，采用鈦合金相 關(guān)工藝則工藝流程較為復(fù)雜，工作周期較長，鍍層結(jié)合性能不良，而且均沒有考慮到記憶合 金對溫度敏感的特性，造成工藝無法采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在Ti-Ni基記憶合金表面得到結(jié)合力好的鎳鍍 層和金鍍層的方法。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案解決的 —種鈦-鎳(Ti-Ni)基記憶合金的電鍍方法，其步驟如下(1)將Ti-Ni基記憶合 金工件打磨，除銹后，進行電凈處理；(2)活化處理；(3)鍍鎳，得鍍鎳Ti-Ni基記憶合金。
—種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(3)鍍鎳之后，再鍍金，得鍍金Ti-Ni基 記憶合金。 —種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(1)中的電凈處理的具體工藝參 數(shù)為工件接正極，電壓3-6V，室溫下進行30-120秒，電極相對運動速度為4-8m/min， 用清水沖洗干凈；所用電凈工序溶液成分和配比為氫氧化鈉(Na0H)20-30g/L，碳酸鈉 (Na2C03) 18-22g/L，磷酸三鈉(Na3P04) 40-60g/L，氯化鈉(NaCl) 2-3g/L。
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—種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(2)的活化處理的具體工藝參數(shù)為將 經(jīng)過電凈處理的合金工件接正極，電壓3-8V，室溫下保持30-60秒，電極相對運動速度為 4-8m/min ;所用活化工序溶液成分和配比為氫氟酸(HF) 5-30ml/L，鹽酸(HC1) 100-500ml/ L，純凈水(H20)470-895ml/L。 —種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(3)鍍鎳工藝參數(shù)為將經(jīng)過活化處理 的合金工件接負極，先在無電狀態(tài)下用本發(fā)明提供的鍍鎳溶液在待鍍表面擦拭上一層鍍液 后，再用6-8V電壓閃鍍5-10秒，再降至2-4V，刷鍍30-300秒，電極相對運動速度5_10m/ min，用清水沖洗干凈；所用鍍鎳溶液的成分和配比為七水硫酸鎳(NiS04 *7H20) 350_400g/ L，鹽酸(HCl)18-22g/L，冰乙酸(。211402)65-758/1，氯化鎳(NiCl) 15_30g/L。
—種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鍍金工藝參數(shù)為將經(jīng)過鍍鎳處理的合 金工件接負極，先在4V電壓下閃鍍3-5秒，再降為2-3V進行刷鍍，電極相對運動速度為 6-15m/min，用清水沖洗干凈，得鍍金Ti-Ni基記憶合金；所用鍍金溶液的成分和配比為金 (以KAu (CN) 2形式加入)3-6g/L，氰化鉀(KCN) 15-20g/L，碳酸鉀(K2C03) 15g/L。
本發(fā)明提供的電刷鍍電凈溶液和活化液和工藝參數(shù)對工件表面進行電凈和活化， 使工件表面露出灰色的活化表面后，利用電刷鍍技術(shù)，在2V-8V的直流電源，以5-10m/min 的相對速度使電極在工件表面刷鍍，在工件上刷鍍上不大于10 ii m —層鎳鍍層，該鎳鍍層 可以根據(jù)需求單獨做為鍍層使用，也可以做為鍍金層的打底層。在直流2V-4V的條件下，沾 有鍍金液的電極以6-15m/min的相對速度在鎳打底的工件上鍍3_20 y m的鍍金層。鍍層經(jīng) 過彎曲折斷等試驗，鍍層和基體之間，鍍層和鍍層之間結(jié)合良好。鍍層金相分析，鍍層平整、 光滑、致密，鍍層在掃描電子顯微鏡10， 000倍下未發(fā)現(xiàn)空隙。 本發(fā)明所達到的有益效果是由于工藝采用合理預(yù)處理工藝使Ti-Ni基記憶合金
露出新鮮表面，同時利用電刷鍍這一高效手段使得表面處理時間和鍍層沉積所需時間大大
縮短。本發(fā)明中提出的打底鎳鍍層也可以根據(jù)需要單獨使用。而且本發(fā)明均為室溫進行，
處理過程也沒有明顯溫升，滿足某些記憶合金成品工件對溫度的要求。該Ti-Ni基記憶合
金鍍金工藝操作簡單，性能穩(wěn)定，填補了 Ti-Ni基記憶合金表面處理的一項空白。 下面通過具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍
的限制。
具體實施方式

實施例1取Ti44Ni47Nb9記憶合金航空管接頭，其內(nèi)徑為5mm，長15mm。該管接頭為擴徑后半
成品工件，要求在室溫沒有溫升的條件下在其內(nèi)管壁鍍lOym左右金鍍層。采用如下工藝
流程鍍金電凈去油 一 酸蝕活化 一 鍍鎳打底 一 鍍金層。 具體步驟是 第一步電凈去油 電凈溶液組成和工藝規(guī)范為 氫氧化鈉(NaOH) 25. Og/L 碳酸鈉(Na2C03) 21. 7g/L 磷酸三鈉(Na3P04) 50. Og/L
氯化鈉(NaCl) 2. 4g/L工件接正極，電壓4V，電極相對運動速度為6m/min。溫度室溫。時間75秒。水洗。第二步酸蝕活化活化液成分和工藝規(guī)范為氫氟酸(HF) 27. 5ml/L鹽酸(HC1) 300ml/L蒸餾水(H20) 682. 5ml/L工件接正極 電壓4V。電極相對運動速度6m/min。溫度室溫。時間45秒。第三步打底鍍鎳層打底鍍鎳溶液成分和工藝規(guī)范為七水硫酸鎳(NiS04 7H20) 375g/L鹽酸(HC1) 20g/L冰乙酸(C2H402) 70g/L氯化鎳(NiCl) 22. 5g/L電極相對運動速度7. 5m/min。為保證打底鎳層結(jié)合良好，工件在酸蝕活化后應(yīng)當迅速進入鍍鎳工序。工件接負
極，先在無電狀態(tài)下用上述提供的鍍鎳溶液在待鍍表面擦拭上一層鍍液(使得被鍍表層的
顯微凹槽里面充滿鍍液，通過接下來的高電壓閃鍍提高鍍層結(jié)合力)，再用7V電壓閃鍍7
秒，再降至3V刷鍍180秒。用水沖洗凈鍍層表面殘余鎳鍍液。 第四步鍍金 鍍金液成分和工藝規(guī)范為 金(以KAu (CN) 2形式加入)4. 5g/L 氰化鉀(KCN) 17. 5g/L 碳酸鉀(K2C03) 15g/L 工件接負極，先在4V電壓下進行閃鍍4秒，再降為2. 5V刷鍍500秒，電極相對運 動速度為10m/min。 用水沖洗，并對廢液進行無害化處理后就完成整個鍍金工藝。 得到的鍍金層均勻細致，表面光潔，在10000倍掃描電子顯微鏡分析，未見空隙，
鍍鎳層厚度約為6ym，金鍍層厚度約為12iim。鍍層在承受記憶合金管接頭7%，徑向收縮
后仍未出現(xiàn)剝落，鍍層結(jié)合力良好。
實施例2取Ti44Ni47Nb9記憶合金航空管接頭，其內(nèi)徑為5mm，長15mm。該管接頭為擴徑后半成品工件，要求在室溫沒有溫升的條件下在其內(nèi)管壁鍍10pm左右金鍍層。采用如下工藝 流程鍍金電凈去油 一 酸蝕活化 一 鍍鎳打底 一 鍍金層。



























具體步驟是 第一步電凈去油 電凈溶液組成和工藝規(guī)范為
氫氧化鈉(NaOH) 20g/L
碳酸鈉(Na2C03) 22g/L
磷酸三鈉(Na3P04) 60g'/L 氯化鈉(NaCl) 3g/L 工件接正極，電壓6V， 電極相對運動速度8m/min。 溫度室溫。
時間:120秒。 用清水沖洗干凈。 第二步酸蝕活化 活化液成分和工藝規(guī)范為
氫氟酸(HF) 5ml/L 鹽酸(HC1) 500ml/L 蒸餾水(H20) 895ml/L 工件接正極電壓8V。 電極運動速度8m/min。
溫度室溫。 時間60秒。 第三步打底鍍鎳層 打底鍍鎳溶液成分和工藝規(guī)范為
7H20)
350g/L 22g/L
75g/L 30g/L
七水硫酸鎳(NiS04 鹽酸(HC1) 冰乙酸(C2H402) 氯化鎳(NiCl) 電極相對運動速度10m/min。
工件接負極，先在無電狀態(tài)下用鍍鎳溶液在待鍍表面擦拭上一層鍍液，再用6V電 壓閃鍍10秒，再降至4V刷鍍30秒。為保證打底鎳層結(jié)合良好，工件在酸蝕活化后應(yīng)當迅 速進入鍍鎳工序。
第四步鍍金
鍍金液成分和工藝規(guī)范為
金(以KAu (CN) 2形式加入) 3g/L
氰化鉀(KCN) 20g/L
碳酸鉀(K2C03) 15g/L 工件接負極，先在4V電壓下進行閃鍍5秒，再降為3V刷鍍500秒，電極相對運動速度為15m/min。 用水沖洗，并對廢液進行處理后就完成整個鍍金工藝。 得到的鍍金層均勻細致，表面光潔，在10000倍掃描電子顯微鏡分析，未見空隙， 鍍鎳層厚度為5 m，金鍍層厚度約為13 m。鍍層在承受記憶合金管接頭7%徑向收縮后仍 未出現(xiàn)剝落，鍍層結(jié)合力良好。
實施例3 取Ti44Ni47Nb9記憶合金航空管接頭，其內(nèi)徑為5mm，長15mm。該管接頭為擴徑后半 成品工件，要求在室溫沒有溫升的條件下在其內(nèi)管壁鍍lOym左右金鍍層。采用如下工藝 流程鍍金電凈去油 一 酸蝕活化 一 鍍鎳打底 一 鍍金層。
0096]具體步驟是
0097]第一步電凈去油
0098]電凈溶液組成和工藝規(guī)范為
0099]氫氧化鈉(NaOH) 30g/L
0100]碳酸鈉(Na2C03) 18g/L
0101]磷酸三鈉(Na3P04) 40g/L
0102]氯化鈉(NaCl) 2g/L
0103]工件接正極，電壓3V，
0104]電極相對運動速度4m/min。
0105]溫度室溫。
0106]時間30秒。
0107]水洗。
0108]第二步酸蝕活化
0109]活化液成分和工藝規(guī)范為
0110]氫氟酸(HF) 加ml/L
0111 ]鹽酸(HC1) lOOml/L
0112]蒸餾水(H20) 470ml/L
0113]工件接正極電壓3V。
0114]電極相對運動速度4m/min。
0115]溫度室溫。
0116]時間30秒。
0117]第三步打底鍍鎳層
0118]打底鍍鎳溶液成分和工藝規(guī)范為
0119]七水硫酸鎳(NiS04 7H20) 400g/L
0120]鹽酸(HC1) 18g/L
0121]冰乙酸(C2H402) 65g/L
0122]氯化鎳(NiCl) 15g/L
0123]電極相對運動速度5m/min。
0124]工件接負極，先在無電狀態(tài)下用鍍鎳溶液在待鍍表面擦拭上一層鍍液，再用8V電
壓閃鍍5秒，再降至2V刷鍍300秒。為保證打底鎳層結(jié)合良好，工件在酸蝕活化后應(yīng)當迅速進入鍍鎳工序。 第四步鍍金 鍍金液成分和工藝規(guī)范為 金(以KAu (CN) 2形式加入)6g/L 氰化鉀(KCN) 15g/L 碳酸鉀(K2C03) 15g/L 工件接負極，先在4V電壓下進行閃鍍3秒，再降為2V刷鍍500秒，電極相對運動 速度為6m/min。 用水沖洗，并對廢液進行處理后就完成整個鍍金工藝。 得到的鍍金層均勻細致，表面光潔，在10000倍掃描電子顯微鏡分析，未見空隙， 鍍鎳層厚度為7 m，金鍍層厚度約為11 P m。鍍層在承受記憶合金管接頭7%徑向收縮后仍 未出現(xiàn)剝落，鍍層結(jié)合力良好。
權(quán)利要求
一種Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其步驟如下(1)將Ti-Ni基記憶合金工件打磨，除銹后，進行電凈處理；(2)活化處理；(3)鍍鎳，得鍍鎳Ti-Ni基記憶合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其特征在于所述步驟(3)鍍鎳之后，再鍍金，得鍍金Ti-Ni基記憶合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其特征在于所述步驟(1)中的電凈處理的具體工藝參數(shù)為工件接正極，電壓3-6V，室溫下進行30-120秒，電極相對運動速度為4-8m/min，用清水沖洗干凈；所用電凈工序溶液成分和配比為氫氧化鈉20_30g/L，碳酸鈉18-22g/L，磷酸三鈉40-60g/L，氯化鈉2_3g/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其特征在于所述步驟(2)的活化處理的具體工藝參數(shù)為將經(jīng)過電凈處理的合金工件接正極，電壓3-8V，室溫下保持30-60秒，電極相對運動速度為4-8m/min ;所用活化工序溶液成分和配比為氫氟酸5-30ml/L，鹽酸100-500ml/L，純凈水470_895ml/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其特征在于所述步驟(3)鍍鎳工藝參數(shù)為將經(jīng)過活化處理的合金工件接負極，先在無電狀態(tài)下用鍍鎳溶液在待鍍表面擦拭上一層鍍液后，再用6-8V電壓閃鍍5-10秒，再降至2-4V，刷鍍30-300秒，電極相對運動速度5-10m/min，用清水沖洗干凈；所用鍍鎳溶液的成分和配比為七水硫酸鎳350-400g/L，鹽酸18-22g/L，冰乙酸65-75g/L，氯化鎳15_30g/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，其特征在于所述鍍金工藝參數(shù)為將經(jīng)過鍍鎳處理的合金工件接負極，先在4V電壓下閃鍍3-5秒，再降為2-3V進行刷鍍，電極相對運動速度為6-15m/min，用清水沖洗干凈，得鍍金Ti-Ni基記憶合金；所用鍍金溶液的成分和配比為金3-6g/L，金以KAu(CN)2形式加入，氰化鉀15-20g/L，碳酸鉀15g/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Ti-Ni基記憶合金的電鍍方法，屬于Ti-Ni基記憶合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。包括如下步驟(1)將Ti-Ni基記憶合金工件打磨，除銹后，進行電凈處理；(2)活化處理；(3)鍍鎳，得鍍鎳Ti-Ni基記憶合金。所述步驟(3)鍍鎳之后，再鍍金，得鍍金Ti-Ni基記憶合金。本發(fā)明中得到的打底鎳鍍層可以根據(jù)需要單獨使用。本發(fā)明均為在室溫下進行，處理過程也沒有明顯溫升，滿足某些記憶合金成品工件對溫度的要求。本Ti-Ni基記憶合金鍍金工藝操作簡單，性能穩(wěn)定，填補了Ti-Ni基記憶合金表面處理的一項空白。
文檔編號C25D5/12GK101713087SQ20091023875
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者尹向前, 李艷鋒, 米緒軍, 高寶東 申請人:北京有色金屬研究總院