[其他]鉭鈮器件熔鹽電解法制膜及產品

無效

• 申請號: 85101505
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101505B
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發明（設計）人: 劉寓中
• 申請（專利權）人: 華北光電技術研究所
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;D01D4/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 羅英銘

本發明涉及在鉭鈮器件表面用熔鹽電解法制作薄膜的工藝以及由此而制作的由金屬基體，改性過渡層和表面薄膜組成的帶膜器件。

鉭是1802年發現的稀有金屬，從本世紀初用碳還原法制成足夠純的金屬鉭之后，鉭才被廣泛地應用。純鉭熔點高，導熱性能好，容易機械加工。更重要的是它有非常好的化學穩定性，鉭不與空氣和水作用，除氫氟酸以外能抵抗包括“王水”在內的一切無機酸的侵蝕。因此鉭廣泛地應用于電子、航天、化學、制藥及化學纖維工業。

鉭的重要應用之一是基于它的良好的化學穩定性。利用它有一定的硬度，一定的機械強度，一定的耐磨性和導熱性，除氫氟酸以外的各種各樣的強腐蝕性介質中使用的器件都能用鉭制造。例如，直接與強酸、指鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸接觸的鉭制加熱器、反應器、泵零件、閥門部件及測量儀表器件。鉭在這些應用中有一個共同的弱點是它的硬度和屈服強度不夠理想，使器件的抗劃痕能力和抗變形能力不足，這樣使器件的使用壽命和使用效率受影響。為消除這一弱點，使用了多種技術。

例如，將鉭制噴絲板熱處理能改變它的硬度和耐磨性。英國專利702936提到在氧氣、氮氣或一氧化碳中把打好孔的噴絲板熱處理能增加它的表面硬度。但是，由于處理后噴絲板的表面性質發生變化，在紡絲過程中容易堵孔。將噴絲板加厚能增加它的強度，但是噴絲孔通路加長使獲得最好性能的纖維受到阻礙。為此，美國專利4054468提出一套工藝方法，它是用“爆炸焊”的方法將一片不銹鋼或鉭合金與一片純鉭結合在一起形成一個噴絲板。這種雙層材料的噴絲板比有同樣厚度的純鉭噴絲板強度高，然后將噴絲板在氮氣中處理以增加硬度。上述工藝方法取得了一定成功，但是至今在化學纖維工業中，價格昂貴的Aμ-Pt和Aμ-Pt-Rh合金噴絲板仍然不能完全被鉭制噴絲板所代替。

金屬鉭的另一個重要應用是以鉭表面上的一層Ta₂O₅薄膜為基礎的，Ta₂O₅薄膜有良好的化學穩定性和絕緣性能，它由眾所周知的陽極氧化法在金屬鉭表面形成的。帶有Ta₂O₅薄膜的鉭主要用于制造高質量的鉭電容器。但是，陽極氧化法使Ta₂O₅薄膜的厚度與相應的擊穿電壓受到限制。一般地，Ta₂O₅薄膜的擊穿電壓只有100～200V（最大厚度大約可達2μm），因此不能滿足作高電壓需要的絕緣薄膜的要求。

本發明人在“科學通報”（1981年第26卷第5期第268～271頁）提出用電化學反應的方法減薄熱電器件的晶片厚度及簡化其制造工藝，將2.5～5μm厚的鉭箔置于熔融的硝酸鋰中并給鉭加上陽極電壓，經電化學反應制成7～14.5μm厚的擇優取向的多晶LiTaO₂薄片。

為消除鉭制器件的弱點，在其表面進行電化學加工技術有很好的效果。本發明發現，在鉭的制品表面用電化學方法生成一層牢固的鉭酸鋰薄膜能在很大程度上改變很多該制品的性能。

本發明的目的是改善鉭、鈮或鉭鈮合金制成的器件的性能。例如表面硬度，器件的強度，抗變形性，彈性及其它物理電學特性，以提高器件的使用效果，延長使用壽命，進而擴大該金屬制品的使用范圍。

本發明的另一個目的提供一種改進器件性能的方法。

本發明提供一種由鉭、鈮或鉭鈮合金制成的器件，器件由上述金屬和表面薄膜構成，薄膜分別含有鉭酸鋰和鉭的氧化物，鈮酸鋰和鈮的氧化物，或者鉭酸鋰、鈮酸鋰和鉭鈮氧化物，或全部是組成器件金屬相應的金屬氧化物。

本發明進而提供了在鉭、鈮或鉭鈮合金制成的器件的表面制造鉭或鈮的含氧化合物的薄膜的方法，由下述步驟組成：

（1）清洗和腐蝕器件的表面。

（2）將清洗腐蝕后的器件置于至少含有含氧無機鋰鹽或LiOH的熔融液中，控制熔融液的溫度，并且在器件上施加陽極電壓，直到表面生成一層薄膜。

（3）后處理。

本發明提供的經上述工藝處理過的器件，表面硬度最高可達700左右（韋氏硬度）。彈性、強度、抗變形能力都有很大增加，并且抗腐蝕能力也優于該金屬。其使用效果好，壽命長，并且能使鉭絲或鉭片制成彈性元件。鉭噴絲板經本發明的工藝處理后，在使用中大大減少了噴絲板在紡絲中的堵孔及更換率，延長壽命，而且提高了纖維的質量。表面薄膜絕緣性能好，能耐高壓，在薄膜熱探測器中得到應用。