通常、無電解ニッケル処理は、チタンとの良好な結合を達成するのに優れているため、初期コーティングとしてチタンをコーティングするために広く使用されています。チタン、銅、金、および銀の上にメタライズするための最初の層としては使用されませんが、ニッケル層にコーティングされる後続のメッキ仕上げとして機能します。チタンのメッキは、プラチナとほぼ同じ耐食性を提供します。それだけでなく、塩酸 (HCL)、塩素ガス (Cl2)、および多くの有機酸などの化学元素の悪影響も制限します。
チタンへのめっき用途
チタンの使用は、次の半世紀を通じてノンストップで増加しました.無数の産業および製造用途で、ここに代表的な例があります。
航空宇宙
チタンはその軽量性から幅広い用途で、さまざまなタイプの航空機に使用されています。基本的に、金属は航空機の空気力学を向上させ、燃料効率を改善します。それとは別に、チタンは優れた疲労と優れた亀裂および耐食性も備えています。さらに、高温にも耐えることができます。前述のように、チタンは航空機以外にもミサイルや宇宙船の開発と製造に使用されています。
マリン
海水からの腐食に対するチタンの耐性により、海洋用途や海洋用途で使用される部品の製造にチタンが頻繁に選択されます。このアプリケーションの例は、ボートや潜水艦の監視カメラなどの水中デバイスの製造です。
ジュエリー
耐久性、軽量、耐腐食性などのチタンの物理的特性により、デザイナー ジュエリーや時計ケースの製造にチタンが頻繁に選択されます。チタンは簡単に着色できるため、ボディピアスなどの小さな宝飾品に広く使用されています。
医学
股関節置換術に使用されるボール ソケット ジョイントには、軽量で優れた強度が求められます。この金属は数少ない生体適合性材料の 1 つであり、チタンは人体に無毒で無害です。チタンは、松葉杖、車椅子、手術器具の製造にも使用されています。
自動車
チタンの空気力学、軽量、超強度の特性は、その合金とともに、レースカーのボディやその他の要素などの自動車部品の製造に最適です。
チタン電気めっきの必要性
チタンは、いくつかの部品の製造や産業用途に理想的な並外れた特性を持つ優れた金属です。それにもかかわらず、チタンとその合金にメッキを施す理由はいくつかあります。一般に、メッキはチタンにすでに存在する特性をさらに高め、金属の仕上げと、表面疲労、フレッチング、および耐かじり特性に耐える金属の能力をさらに高めます。チタンにメッキすると、高温および酸性環境での耐食性がさらに向上します。さらに、導電率の増減、潤滑性の追加、熱の反射、アプリケーションの修復またはサイズ変更を行うことができます。
チタンへのメッキの問題
チタンでメッキするプロセスは、完全に不可能ではないにしても、完璧にするのは複雑なプロセスであると長い間考えられてきました.これは、チタンが反応性の高い金属のままであるためです。チタンは、基本的にめっきプロセスで生成される酸素と反応して、基板上に不動態皮膜を形成します。この膜は、メッキの際に金属被膜の結合を阻害し、プロセスを非効率にします。解決策は、電気めっきプロセスを選択して、金属コーティングと基板の接着を促進することです。自然酸化物を根絶し、残りのめっきプロセスから隔離する必要があります。間違いなく、これらの目的のそれぞれを効率的かつ費用対効果の高い方法で達成するために、チタンにメッキを施す会社を採用することによってのみ達成することができます.
表面処理のヒント
最も初期のプロセスは、チタン基板の表面を適切に準備することです。表面処理プロセスにはいくつかの方法を利用できますが、通常は次のものが含まれます。
- 研削、蒸気脱脂、ブラスト、アルカリ洗浄などの従来の方法。
- 熱処理を実施せずに、電気化学エッチングによる活性化。
- 液体研磨ブラストによる活性化。
これらのプロセスは実用的であり、チタン金属およびいくつかのチタン合金に適用できます。さらに、これらのプロセスは、さまざまな金属をチタンにメッキする際の接着促進に関して、ASTM (American Society for Testing and Materials) International によって設定された基準を満たすことで、コンプライアンス要件も満たしています。
チタンにニッケルメッキ
ニッケルは、成功率が高いため、チタンのメッキに最も一般的に使用される材料の 1 つです。ニッケルメッキのおかげで、下にあるチタンは腐食に強くなり、摩耗しにくくなります。一般に、このプロセスには次の手順が含まれます。
- 溶剤を使用して、基板上のグリースを減らします。
- 軽石粉ペーストを使用して、水中で表面をこすります。
- アルカリ洗浄剤で下地を完全に洗浄します。
- 500ml の水を含む 500ml の HCL の溶液に浸して、基質をすすぎます。
- フッ酸 (48%) 120ml、硝酸 400ml、水 1 リットルの溶液に基板を浸し、十分にすすぎます。
- 再度、フッ酸（70%）130ml、酢酸830ml、陽極酸化処理水40mlの溶液でよくすすぐ。
- 室温で 15 ～ 30ASF の電流密度を適用しながら、基板をすすぎます。
- 次に、保持温度が 145°F、電流密度が 1000 ASF のスルファミン酸ニッケルめっき浴で基板を十分にすすぎます。
- チタンとニッケルの密着性を高めるために、480℃の不活性ガス雰囲気で2時間熱処理します。
下地無電解ニッケルメッキ
無電解ニッケルめっき チタン上にニッケルをめっきするためによく使用される別の方法です。無電解めっきはその名の通り、電気めっきとは異なり、めっき浴に電流を流さないめっきです。電流の交換では、基板の表面にニッケル-リンの合金を堆積させる自己触媒化学反応を使用します。
無電解ニッケルメッキは、厚さの均一性と均一なコーティングを提供するため、電気メッキよりも有利であることが証明されています。チタンが基材と見なされる場合、無電解ニッケルメッキは通常、チタンの仕上げコートには使用されません。仕上げ塗装の代わりに、他の金属の接着力を高めるための下塗りとして使用されます。チタンへの無電解ニッケルめっきのその他の有益な利点には、熱伝導率の向上、ろう付けとはんだ付けの改善、高温酸化の促進などがあります。
チタンに金メッキ
金は、基板の外観と外観を向上させるためにチタンのメッキ材料として使用されることはめったにありません。しかし、金のコストが比較的高いため、チタン表面のメッキには金の薄い層のみが使用されます。チタン上への金メッキを成功させるには、まず二酸化チタンを完全に除去してからメッキプロセスを開始し、チタンの表面全体に均一で均一な連続コーティングを保証する必要があります.チタン上に金を電気メッキする際の一般的な問題マイナーな表面の傷や欠陥の形成です。これらは、基板の表面を形成する亀裂または穴を組み込む可能性があります。しかし、この問題は、最初に無電解ニッケルコーティングを使用してチタンをコーティングし、その上に電気メッキを使用して金を適用することで解決できます。
チタンに金メッキを施すのは電着だけではありません。ただし、他の方法もいくつか存在します。たとえば、化学置換はジュエリー業界で頻繁に使用されるプロセスです。化学置換では、元素は化学反応中に化合物の別の元素と位置を切り替えます。同様に、金メッキでも化学置換が起こります。チタンが金イオンを含む溶液に保持されると、金イオンがチタンイオンを置換し始め、チタンの表面に金の層を形成します。
化学置換中にチタンを包むために使用される浴は、次のもので構成されています。
- 酸化チタンを溶解するためのフッ化物イオン（すでにチタン上に層として存在）。
- チタン上にコーティングを形成するための一価の金イオン。
- 一価金の錯化のためのクエン酸イオン。
さらに、好ましい酸性状態を得るために水素イオンがバッチに加えられ、タングステンイオンも同様にバッチを節約するために実施することができる。
上記の各材料の理想的な量を以下に示します。浴がこれらの仕様に従って準備され、適用されているとします。その場合、基材の表面に存在する欠陥のない均一なコーティングが生成されます。
- 一価の金: 25 グラム/リットル
- クエン酸塩: 50 グラム/リットル
- フッ化物: 10-20 グラム/リットル
- 水素：pH5～6になる量
チタンに銅メッキ
チタンの電気伝導率を高めるために、銅をメッキすることができます。チタンへの金メッキと同様に、コーティングの劣化や層の欠陥を避けるために、最初にチタン上に無電解ニッケル コーティングを作成することをお勧めします。コーティングの結果をさらに改善するには、チタンの表面にすでに存在する酸化チタン層を除去することも必要です。チタンに銅をメッキするために一般的に使用されるプロセスは次のとおりです。
- 溶剤を使用して、基板からグリース、破片、およびその他の汚染物質を除去します。
- アルカリ溶液を使用して基板を洗浄します。
- 基板を脱イオン水ですすいでください。
- 水研磨スラリーで、基板をブラストします。
- 再び、基板を脱イオン水ですすいでください。
- 最適な厚さでチタンに無電解ニッケルコーティングを行います。
- 基板を脱イオン水で洗浄します。
- 酸ベースの銅浴でチタン上に銅の電気めっきを実行します。
- 基板を脱イオン水で洗浄します。
最後に、チタン上に銅をメッキする際にベークして接着性を高めることをお勧めします。還元雰囲気では、熱処理は約1時間続く必要があります。