[发明专利]一种钢带表面镀铱方法

说明书

一种钢带表面镀铱方法：以普通低碳冷轧钢带为原料并脱脂除油；水洗并烘干；在全氢保护气氛下退火；镀覆；自然空冷。本发明在钢带表面生成厚度3.0~4.0µm Cu‑Ag/Ni‑Pd/Au‑Pt/Ir复合镀层，硬度67~73 HV，表面粗糙度0.017~0.027µm，孔隙率不超过2个/cm²，镜面反射率99.93~99.99%；电阻率0.01~0.04µΩ∙cm，热导率410~420 W/m∙K；在常温下连续放置5000d后，表面氧化面积不超过0.06%，失光率不超过0.08%；在350~400℃下连续放置5000h后，表面氧化面积不超过0.09%，失光率不超过0.10%；在100 KHz超声波下连续放置5000 h后，镀层厚度无变化，也未出现脱落和裂纹，其完全满足精密仪表、医疗器械等行业需要。

技术领域

本发明涉及材料表面处理方法，确切地属于一种钢带表面镀铱方法，广泛用于精密仪表、医疗器械等行业。

背景技术

铱(Ir)是一种重要的贵金属，具有良好的延展性能、表面性能、导电性能、导热性能、抗氧化性能等，广泛用于精密仪表和医疗器械等行业。但是，由于Ir属于地壳中稀缺元素，价格昂贵，其应用受到较大限制。为降低成本，节约用量，业内目前通行的做法是采用镀Ir钢带来替代纯金属Ir，通过Ir镀层来实现某些使用性能。

就传统的钢带镀铱工艺来说，其一般是在冷轧钢带表面连续分段电镀Cu、Ni、Ag、Ir等单金属，形成Cu/Ni/Ag/Ir复合镀层，其存在如下不足：

第一，该镀层以Cu为内镀层，其容易发生氧化，导致镀层的稳定性下降。此外，一旦腐蚀介质通过Ir镀层的裂纹和针孔，穿过Ag、Ni和Cu的孔隙到达Fe基体，由于Fe基体是腐蚀电偶的阳极，很快就会腐蚀而出现锈点，从而造成整个复合镀层的稳定性大大降低。

第二，在电镀Ni的过程中，容易析出H₂，而Ni恰好又是一种吸H₂的金属，H₂渗透到镀层里容易引起氢脆，导致镀层产生裂纹。

第三，在电镀Ag的过程中，需要使用剧毒的氰化物做电镀液，这会严重污染环境。此外，作为中间层的Ag镀层在空气中极易氧化，且容易受到硫化物的腐蚀。如果后续镀Ir工序无法及时跟进，将会导致Ag镀层表面产生较多缺陷，极大影响Ir镀层的稳定性，使整个复合镀层的镜面反射率和光泽度大幅下降，严重影响使用性能。虽然有文献报道可通过热喷涂的方式镀Ag，但一方面，所得Ag镀层厚度往往较大，一般可达几十个微米，甚至更高，原料浪费太大，性价比过低。另一方面，热喷涂过程中，由于加热温度不低于Ag的熔点，表面炽热的Ag镀层在空气中更容易氧化，表面缺陷更多，更不利于后续的镀Ir。

第四，在电镀Ir的过程中，其主要问题在于：一是电镀过程中容易析H₂，而Ir恰好对H₂具有较强的吸收能力，容易使其渗透到整个镀层内部，产生氢脆现象，导致镀层产生裂纹。二是Ir作为世界上最稀有的贵金属之一，在地壳中的含量仅为十亿分之一，约为Pt储量的2％或Au储量的10％，比Au、Ag、Pt、Pd等贵金属要稀少很多。因此，Ir的价格极其昂贵。采用电镀工艺镀Ir，镀液不稳定，容易发生分解，而且由于电流效率很难达到100％，镀层厚度无法保证精确控制，会产生较多的废液，造成Ir的大量浪费。一般要通过繁琐的后续处理才能加以回收，而这会增加额外的生产成本。三是由于长时间连续分段电镀，不仅能耗高，且镀层表面极易产生钝化效应，导致Ir镀层的表面质量往往不佳，孔隙多、光泽度低。四是Ir镀层一般硬度高，应力大，脆性强，厚度超过3μm时就容易产生龟裂，在冲压制件时，会产生镀层与基板之间变形不协调而容易脱落，稳定性太差。

因此，通过连续分段电镀形成Ir镀层的传统工艺存在较多问题，其既不符合国家节能环保政策的要求，镀层性能也难以满足行业日益严苛的使用标准。

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