[发明专利]钛基基质耐用镀层沉积法及由此得到的部件

说明书

本发明所涉及的范围是在钛或钛合金部件上沉积耐用镀层的方法以及用该法所获得的镀层。

由于钛及其合金钝性大，人们很难在这些材料上得到附着紧密的沉积物。

为了改善沉积物附着的紧密性，人们曾建议在进行耐用镀层沉积之前先对这些钛及其合金制成的部件进行初步处理，这种处理的做法是：

在乙二醇，氢氟酸和醋酸混合物中进行阳极侵蚀;

用乙二醇-金属氟化物或用以氟硼酸，氢氟酸及金属盐为主要成份的水溶性混合物进行处理，进行一次锌的预沉积;

在浓盐酸或浓硫酸-浓盐酸中长时间进行酸洗，而后在酸性很强的浴液中进行铁、镍或钴的沉积。

在所有这些方法中，需要或者说最好在进行上述初步处理后，还要在对钛无污染的气氛下进行400-800℃的热处理，这样可以提高金属镀层的牢度。尽管如此，这种牢度也总不是完美的。特别是这样得到的镀层是经不起加工或磨削的。

文献资料FR-A-1    322    970建议在氧化剂中进行化学初步处理，即在35-100℃的温度下用三氧化铬，碱金属磷酸盐和氢氟酸作用于要处理的部件5-30分钟。然而这种方法有两个缺点：一是在镀层中有氢化物生成，二是在以后的电解过程中，基质中一定会发生人们所不希望的氢的透入。

本发明的目的在于不用对基质预先进行化学处理以消除氢化物的产生，并且在耐用镀层沉积的电解过程中防止了氢的透入，这样就可以消除上述的两个缺点。

本发明的目的还在于要使覆盖耐用镀层的钛部件的疲劳应力下降低于前面的方法，这样，经覆盖耐用镀层处理的钛材料就可以用做周期性疲劳部件，而前面方法处理的材料则不能在这样的情况下使用。

本发明的目的在于通过阴极溅射磁控管进行镍的沉积技术而实施一种沉积方法，以确保形成一个与基质附着力特强的底层，再在基质进行电解沉积时，完成最终的耐用镀层的沉积。

本发明的目的特别是在于确定通过阴极溅射进行的，能够适合以后的电解沉积的镍沉积参数。

本发明所涉及的就是在由钛为主要成份的基质上沉积一个耐用镀层的方法，这一耐用镀层可以由Ag或在由Cr，Ni，Co构成的这一组材料中选择单一的或混合的，含有或不含有像SiC，Cr₂C₃，Al₂O₃，Cr₂O₃这样的陶瓷微粒的物质组成。这一沉积过程以包括下列步骤为特征：

a）经喷砂处理使基质表面粗糙化。

b）经阴极溅射进行镍沉积而形成一底层镍。

c）中间阶段洗涤。

d）将部件浸入氰化浴进行电解活化。

e）电解镍层沉积。

f）最后的耐用镀层的沉积。这一镀层可以由Ag或在由Cr，Ni，Co构成的这一组材料中选择单一或混合的，含有或不含有像SiC，Cr₂C₃，Al₂O₃，Cr₂O₃这样的陶瓷微粒的物质组成。

按照本发明的特点，步骤（b）可以由连续的两段分步（b1）和（b2）在惰性气体中进行：

b1）在1×10^-1～50帕的压力下的真空装置中对基质进行离子轰击清除。

b2）通入氩气造成惰性气氛，在压力为2×10^-1～5帕的真空装置中进行阴极溅射镀镍。

阶段（b2）用阴极磁控管阴极溅射来实施则更为有利，最好压力为0.4～0.8帕。

本发明的方法的其他特征将在后面说明。

同样，本发明所涉及的是在以钛为主要成份的基质上沉积一耐用镀层而得到的部件，这种部件从基质到其表面具有：

1.通过磁控管阴极溅射沉积的一层镍，其厚度为3～7微米。

2.一个电解镍层，这层镍是这样得到的：先在酸化浴中预镀镍，随后在氨基磺酸盐浴中镀镍。电解镍层厚度为18～20微米。

3.最外面的耐用镀层，这一层可以由Ag或在由Cr，Ni，Co组成的这一组材料中选择单一的或混合的，含有或不含有像SiC，Cr₂C₃，Al₂O₃，Cr₂O₃这样的陶瓷微粒的物质组成，这一层的厚度大于80微米。