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题目:熔融盐体系中制备铱涂层电化学行为研究

关键词:熔盐,电化学,Ir层,电沉积

  摘要

金属Ir是由面心立方晶格构成的惰性金属,其熔点高达2454℃,可在2000℃的弱氧化性气氛和高速气流冲刷下长期工作,常被用于需要在高温下具有良好抗氧化性的结构材料表面。在航空、航天、航海及民用高技术领域等具有广泛的应用前景。熔盐电沉积技术作为一种高温电沉积方法,与其它诸多制备Ir的技术相比,存在许多独特的优势,熔盐中由于没有水,其阳极的副反应电位比水溶液中产生氧的电位更正,其阴极的副反应电位比水溶液中产生氢的电位更负,因此,在熔盐中可制备出在水溶液中无法获得的金属或合金。目前,国内外有关利用熔盐技术电沉积制备Ir层的文献报道还较少。因此,研究熔盐体系中利用电沉积制备Ir层的方法具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在不同熔盐体系中利用恒电流和恒电位法在Pt基体上电沉积制备出Ir层;利用循环伏安法和计时电位法,探讨了在Pt电极上Ir3+/Ir的电化学行为;利用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)较系统地对在不同工艺参数下所制备的Ir层的表面形貌及成分进行分析,探讨不同工艺参数对所制备Ir 层的影响和研究了电沉积Ir 层的沉积机理,并获得优化的电沉积工艺参数。实验结果表明:采用恒电位电沉积的方法在LiCl-KCl和NaCl-KCl熔盐体系中以IrCl3为主盐在Pt基体上均可制备出Ir层,熔盐中IrCl3浓度、熔盐温度、沉积电位等均对沉积Ir 层的质量有较大影响,相对而言,在NaCl-KCl熔盐体系中恒电位电沉积所制备的Ir层质量要优于在LiCl-KCl熔盐体系中恒电位电沉积所制备的Ir层质量;在NaCl-KCl熔盐体系中采用恒电流电沉积方法制备Ir层时,IrCl3浓度、熔盐温度、沉积电流密度等均对沉积的Ir 层质量有较大的影响,添加CsCl后一方面可以降低熔盐温度,另一方面可以提高Ir的沉积速率,通过控制合适的电沉积工艺可以在Pt基体上获得表面平整、致密均匀、无裂纹的Ir 层;在NaCl-KCl熔盐体系中恒电位电沉积制备Ir层时,电极反应为Ir3+一步还原为Ir,电极反应符合扩散控制的可逆过程,电极反应的活化能Ea为102.95kJ/mol;综合比较分析,在NaCl-KCl-CsCl熔盐体系中利用恒电流法所制备的Ir层质量要优于在NaCl-KCl熔盐体系中利用恒电位法所制备的Ir层质量。