氯銥酸铯-氯化物熔鹽體系中電解制備銥塗層的方法

　　本发明公开了一种氯銥酸铯-氯化物熔鹽體系中電解制備銥塗層的方法，包括以下步骤：对镀件进行预处置，获得镀件基体；配制NaCl-KCl-CsCl-Cs3IrCl6混盐，接着将混盐置于电解槽中，加热熔融获得NaCl-KCl-CsCl-Cs3IrCl6熔盐；以镀件基体为阴极，与阳极协同放入熔盐中，保温落伍行熔盐电镀；电镀完成后，取出阴极，经冷却、水洗、烘干，获得镀覆有铱涂层的试样。本发明的方法具有工艺简单、可控、周期短、成本低、铱的回收使用率高的优点，该方法能在各种基体上制备致密、完整、附着力强的铱涂层，铱涂层的晶粒非常细小，外表光亮、平整度高、不易长瘤和毛刺。

贵金属铱(Ir)熔点高(2440°C)、饱和蒸汽压低、氧浸透率低，具有精良的高温抗氧化性，该特征使铱在電化學、光学和耐高温构件的氧化防护上有广泛的应用，是一种在国防科技工业上有着巨佳构用的材料。但是由于金属铱熔点高、价格昂贵，因此难以采用常规的熔铸和机加工的方法制备，铱构件的制备加工方法要紧有物理气相沉积(PVD)、金属有机化学气相沉积(M0CVD)、熔盐电沉积(ED)等。目前国内外报道的MOCVD和PVD制备铱涂层的技术存在制备周期长、收率低、成本高等弱点，如MOCVD法制备100 u m的铱涂层需要2~2381个月的时间，收率低于30%，制备成本达9300元/克；PVD法收率更低，仅5%左右，制备成本也达成了 2200元/克，且该方法无法制备较厚涂层。熔盐电镀法是最有希望实现铱涂层高效、低成本制备的技术，其成本仅为约1000元/克。

用于Ir涂层制备的熔盐体系包括:氰化物体系、氯化物体系和氟氯化物体系等，研究最多的是氰化物体系和氯化物体系。氰化物体系一般采用NaCN熔体或等重量百分比的NaCN和KCN的混合熔体为支持电解质。以电沉积Ir为例，熔体中的Ir离子通过交流电解(60Hz，10mA/cm2)金属Ir电极的方法获得，熔体中形成的化合物也许为K2Ir(CN)f^PNa2Ir (CN)6，沉积温度为500°C~600°C，电流密度为10mA/cm2~30mA/cm2。由于氰化物熔盐体系中的CN-容易与金属阳离子产生络合，提高了沉积金属离子的稳定性，因此，获得的Ir涂层滑溜、致密，与基体结合良好。然而，由于该体系毒性大且稳定性差，现已基本被弃用。氯化物体系一般由碱金属氯化物的共晶混合盐组成，如LiCl-NaCl-KCl、LiCl-KCl,NaCl-KCl及NaCl-KCl-Cs`Cl等。Atkinson等研究了 LiCl-NaCl-KCl体系在空气气氛中电解精炼钼族金属(Pt, Rh, Pd, Ru, Ir)的过程,结果表明该体系中钼族金属氯化物不稳定，极易分解。在LiCl-KCl体系中制备的Ir涂层质量较差，通常为树枝晶。在NaCl-KCl体系中，阴离子种类对Ir离子電化學还原过程有显著妨碍，研究发现，铱盐的碱性(阴离子的电负性)越强，Ir离子的还原步骤越少，反应逐步由可逆过程转变为不可逆过程，的确来说，电镀主盐由铱的氯化物变为氟氯化物，再到氟氧化物，Ir离子的还原步骤逐步减少，反应过程由可逆变为不可逆。NaCl-KCl-CsCl的三元共晶体系研究较多，应用也最成功，研究表明，该熔盐中Ir离子的存在形态为[IrCl6]'使用该体系，已在多种基体上成功制备出连续、致密且结合良好的Ir涂层、厚度达3mm的Ir J甘祸以及Ir_Ru、Ir_Pt、Ir-Rh合金涂层,但是该方法仍然存在铱收率低、成本高、涂层易毛刺长瘤、涂层晶粒肥大、光亮平整度有待改善等弱点。