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鈦及鈦合金新的表面處理工藝

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-12-10 11:32:59
鈦及鈦合金由于密度小、強度高、耐熱耐腐蝕性能優異而廣泛地應用于航空航天、石油化工、造船等部分。具有較高的比強度、良好的耐蝕性及耐高溫性(熔點超過1 650 ℃),并且可呈+2、+3、+4價態的氧化態,部分可在溶液中以離子態存在,因此可利用鈦的這些性質和特性進行表面處理。www.yukain.com.cn科研工作者利用鈦的性質和特性進行表面處理工藝研究時,獲得了三種新的工藝,分別如下。(1)利用氧化還原離子對TiN/TiF62-制備金屬納米粒子鍍層。(2)通過等離子滲碳處理在鈦金屬表面涂覆碳薄膜,以提高其耐蝕性。(3)通過化學方法,利用氧化還原離子對Ti3+/Ti4+制備高純鎳鍍層。
 
接下來將分別對這三種工藝進行簡要介紹。
 
1.氮化鈦在含氟離子的水溶液中放置時,TiN中的Ti會溶解生成TiF62-,所發生的反應如公式(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)
利用該反應放出的電子可以還原比Ti電位還高的Pd2+,這樣就可以在TiN上析出Pd。研究了在不同pH值的鍍液中以及不同溫度下制備的Pd納米粒子鍍層。結果表明,當鍍槽溫度為70 ℃、鍍液pH為5.2時,所得到的Pd鍍層的粒子最小,分散性最好。TEM測試結果顯示,在TiN上形成了粒徑約為50 nm的Pd納米粒子。由于TiN的電導率低,不能用電解法在其表面鍍上金屬,而以上這種利用氧化還原離子對TiN/TiF62-的電化學鍍方法不失為最好的選擇。
 
2.鎂電池作為新一代二次電池,具有壽命長、無污染、體積小、容量大等優點,極具發展性。通常,鎂電池的電解液是以格利雅試劑(鎂烷基)為基體的溶液,這種電解液中存在著高濃度氯離子,易使電極材料腐蝕,因此,要使鎂電池能夠真正得到商業應用,必須尋找到一種成本低且性能穩定的電極材料。為此,通過等離子滲碳處理(碳源為甲烷或丙烯)在金屬鈦表面涂覆了一層玻璃態碳薄膜,從而使鈦在電解液中的耐蝕性得到了提高。由于鈦的碳吸收能低,其表面可形成厚度約數微米的玻璃態碳薄膜,具有優異的耐蝕性。
 
3.利用化學方法制備鎳鍍層時需要使用各種還原劑,若選用次亞磷酸鈉(NaH2PO2)作為還原劑,則會獲得P含量為10%~12%的鎳鍍層,該鍍層具有優良的非磁穩定性,可用作硬盤的鍍層基底材料;若選用硼氫化鈉(NaBH4)作為還原劑時,可獲得非晶態高強鍍鎳層,并且含有一定量的B。而要獲得純凈的鍍鎳層,就必須避免還原劑中的成分滲入鍍膜中,為此使用了氧化還原離子對Ti3+/Ti4+,即在采用化學法制備鎳鍍層的過程中,3價鈦和4價都以離子形態存在,而在鍍液中添加氮基三乙酸或檸檬酸(作為穩定劑)后,其中的鎳離子可形成絡合物。利用這種方法在Cu線上成功制備了厚度約為10 nm的純鎳鍍層。
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