14286-02-3/二亞硝基二氨鉑的應用

【背景及概述】^{[1] [2]}

二亞硝基二氨鉑[Pt(NH3)2(NO2)2]俗稱P鹽，主要用在無氰電鍍中的鍍鉑，所得鍍層硬度高、電阻小，可以焊接；電子元器件表面鍍鉑。黃綠色粉末。易溶于氨水，微溶于水。濃度高、溫度高時迅速起猛烈氧化。受熱至200℃時，迅速分解生成一氧化氮和氧，同時發生爆炸。勿與還原劑接觸，易爆。用于電鍍工業。

【制備】^[2]

稱取195g金屬鉑，洗凈后放入燒杯中，加入適量王水，適當 加熱啟動反應，反應以溶液均勻冒泡為宜。反應停止加鹽酸趕硝，至不再有棕色氣體冒出，轉入旋轉蒸發儀，濃縮至無水蒸出，轉移到燒杯中加適量水配制成濃度為200g/L氯鉑酸溶液。稱取52.5g鹽酸肼，配制成35％的去離子水溶液，滴加到上述氯鉑酸溶液中，得到猩紅色的氯亞鉑酸溶液。將氯亞鉑酸溶液加熱至沸騰后加入沸騰的10倍摩爾量的氨水，加熱至最 終溶液呈無色，蒸發濃縮，析出白色二氯四氨合鉑345.2g。加入熱的去離子水3L，接著加入含204g亞硝酸鈉的飽和溶液，混合物 在水浴上加熱至黃色沉淀轉化為無色，冷卻析晶，過濾熱水重結晶，得P鹽256g，收率80.1％。本方法制備的二亞硝基二氨鉑(P鹽)[Pt(NH3)2(NO2)2]經ICP測試，鉑含量為59.7±0.2％，鈉離子為15ppm，鉀離子未檢測到，氯離子為10ppm， 其他金屬離子的總含量不超過50ppm。

【應用】^[3]

鎳基高溫合金是以鎳為基體的奧氏體型合金，能夠在650℃～1200℃范圍內使用， 但在使用溫度下很難同時兼具優良的力學性能和較強的高溫化學穩定性，目前主要通過在鎳基保溫合金表面制備高溫防護涂層來解決這個問題。鉑改性鋁化物涂層因其優異的抗高溫氧化性和抗熱腐蝕性而備受關注，可單獨用作鎳基高溫合金的高溫防護涂層或熱障涂層(TBCs)的粘結層。在鋁化物涂層中加入Pt，降低了涂層中Al元素的活度(αAl)，從而促進了鎳基高溫合金中Al元素的上坡擴散，減緩了涂層-基體互擴散所引起的鋁貧化；Pt能夠替代基體晶格中的Ni原子，從而降低涂層表面的Ni/Al比，進而降低形成保護性Al₂O₃膜的臨界鋁含量；此外，Pt能夠降低S元素的有害作用，避免氧化膜-金屬界面處空洞的形成，提高氧化膜的粘附力。

鎳基高溫合金表面的鉑改性鋁化物涂層的制備方法通常包括以下四個步驟：(1) 采用電鍍、真空物理氣相沉積(PVD)或熔鹽電沉積的方法在鎳基高溫合金表面沉積厚度為3 μm～10μm的Pt層；(2)對Pt層進行真空退火，以提高電鍍層與基體間的結合力，同時降低鎳 基高溫合金表面Pt濃度；(3)通過包埋或者化學氣相沉積的方法進行滲鋁，得到鉑改性鋁化物涂層；(4)后續熱處理，將滲鋁過程中產生的一些脆性相轉化為力學性能較好的β-NiAl相。由于Pt價格高昂，因此減少Pt的額外損耗，從而控制涂層的制備成本至關重要。而電鍍方法的設備投資少，工作溫度低，對鍍液中Pt鹽的利用率高，Pt的額外損耗小，不受“視線效應”限制，可在復雜工件表面進行制備鉑層，已成為高溫合金表面Pt層的一種重要制備方法。

在鎳基高溫合金表面制備Pt改性鋁化物涂層，Pt層的厚度需達到5μm～8μm，且厚度均勻，無起皮開裂。然而，在電鍍過程中，往往由于鍍液體系或電鍍工藝不恰當，當鍍層厚度超過3μm時發生起皮或者鍍層開裂，造成電鍍效率低下，鍍層厚度不均，導致最終制備的Pt改性鋁化物涂層質量不佳，不能滿足鉑鋁涂層的高溫防護性能要求。因此，提供一種制備工藝簡單、經濟的電鍍Pt的鍍液及其電鍍方法對于制備高性能的Pt改性鋁化物涂層具有非常重要的意義。

二亞硝基二氨鉑為主鹽的電鍍液可以解決現有問題。該電鍍液以二亞硝基二氨鉑為主鹽，以氨基磺酸、檸檬酸鈉、亞硝酸鈉和硝酸銨為輔鹽，并通過控制輔鹽的濃度，使電鍍液具備較強的緩沖能力，避免了電鍍鉑層中產生較大的孔隙或毛刺，改善了電鍍鉑層的整體均勻性，提高了電鍍鉑層的質量。為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于鎳基高溫合金表面電鍍鉑層的電鍍液，其特征在于，由二亞硝基二氨鉑、氨基磺酸、檸檬酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸銨和溶劑混合而成，所述電鍍液中各組分的含量為：二亞硝基二氨鉑以鉑計算4g/L～8g/L，氨基磺酸10g/L～65g/L，檸檬酸鈉1g/L～10g/L，亞硝酸鈉5g/L～10g/L，硝酸銨50g/L～100g/L，余量為溶劑；所述溶劑為蒸餾水或去離子水。

二亞硝基二氨鉑為主鹽的電鍍液與現有技術相比具有以下優點：1、以二亞硝基二氨鉑為主鹽，以氨基磺酸、檸檬酸鈉、亞硝酸鈉和硝酸銨為輔鹽，并通過控制輔鹽的濃度，使電鍍液具備較強的緩沖能力，能夠在較大范圍內承受由于pH值波動或者電鍍液組分含量變化導致的電鍍過程不穩，避免了電鍍鉑層中產生較大的孔隙或毛刺，改善了電鍍鉑層的整體均勻性，提高了電鍍鉑層的質量；另外，本發明 的電鍍液無毒無害，不污染環境。2、電鍍液穩定性高，在保證鍍液酸堿度的前提下，通過向電鍍液中補充主鹽，實現了電鍍液的重復利用，大大減少了輔鹽的使用量，并且使用后電鍍液中的鉑可以完全回收，極大地降低了電鍍液的成本。3、通過控制電鍍過程中工藝參數，并將電鍍的陽極均勻布設在陰極的周 圍，在平面或復雜曲面得到厚度不超過8μm的鉑層，擴大了基體鎳基高溫合金的適用范圍，并且得到的鉑層厚度均勻，與鎳基高溫合金界面結合良好，無起皮開裂現象，從而提高了鎳基高溫合金表面鉑改性鋁化物涂層的質量。4、電鍍方法簡單，對設備要求較低，且電鍍效率高，靈活方便，適合推廣。

附圖是通過二亞硝基二氨鉑為主鹽的電鍍液得到的GH3128鎳基高溫合金表面鉑層的截面SEM圖，從圖中可以看出， GH3128鎳基高溫合金表面的鉑層厚度為5μm，鉑層與GH3128鎳基高溫合金界面結合良好。

【主要參考資料】

[1]無機化合物辭典

[2] CN201110157620.2

[3]CN201810097029.4