[其他]新型铑基非晶态金属合金及其作为卤素电极的应用

说明书

本发明所述及的是新型非晶态金属合金，它们可被视为金属並能导电。非晶态金属合金材料，近年来由于它们独特地将特别适合各种新用途的机械、化学及电学诸性能结合起来而已成为令人感兴趣的材料。非晶态金属材料具有随成分而变化的性能，高硬度及高强度、可弯性、软磁性及铁电子的诸性能、极高的耐蚀和耐磨性，不寻常的合金成分以及高度耐辐射破坏的性能。这些特征对于诸如低温焊接合金、磁泡存储器、高场超导器及电力变压器芯用软磁材料之类的应用来说，是合乎要求的。

鉴于它们的耐蚀性，本发明的非晶态金属合金特别可以用作卤素释放工艺中的电极，如在我们的待批申请，U.S    Ser.No.705，687中所提出的。其它作为电极的应用包括氟、氯酸盐和过氯酸盐的生产以及有机化合物的电化学法氟化。这些合金也可用作氢渗透膜。

非晶态金属合金材料所具诸性能的无与伦比的结合可以归因于非晶态材料中的无序原子结构，它保证了材料在化学上均匀而且材料中不存在扩展性缺陷，已知这类缺陷会限制晶态材料的性能。

一般情况下，非晶态材料是以将材料从熔融态急剧冷却的方法形成的。这样的冷却是在数量级为10⁶℃/秒的速度下产生的。提供这样的冷却速度的工艺有溅射、真空蒸发、等离子喷射以及自液态直接淬火。液态直接淬火法在商业上获得极大成功，是因为已知有种种合金可以用这一技术制成，例如薄膜、带及丝多种形状。

美国专利No.3，856，513叙述了通过直接由熔体淬火所制得的各种新型金属合金混合物並对此工艺进行了全面讨论。该专利叙述了用将合金混合物从高于其熔点的温度急剧冷却的方法所制成的磁性非晶态金属合金。该方法是使一股熔融金属流流入维持在室温下的旋转双辊的尖劈状间隙中。所制成的带状淬火金属，如X射线衍射测量所表明，实际上是非晶态的，可塑的，而且具备350，000磅/吋²（2415百万帕左右的抗拉强度）。

美国专利No.4，036，638叙述了铁或钴与硼的二元非晶态合金。所要求保护的非晶态合金是用真空熔铸法制成的，该法中熔融合金在约100militorr的低真空中通过节流孔並对着一个旋转着的圆柱体喷出。这样的非晶态合金被制成连续的带材並且均呈高度的力学硬度和韧性。

上述的那些非晶态金属合金与实施本发明所用的合金不同，它们未曾被建议用作电解工艺中的电极。关于从氯化钠溶液释出氯的工艺，在美国专利No.4，339，270中制造並叙述了一些钯-磷基金属合金，该美国专利公开了种种由10-40%（原子比）磷及/或硅以及90-60%（原子比）钯、铑和铂三种元素中的二种或二种以上元素所组成的三元非晶态金属合金。可以存在其中的添加元素有钛、锆、铌、钽及/或铱。这些合金可以用作电解的电极而且该专利揭示了它们在电解卤化物渗液时具有高度耐蚀性。

这些合金的阳极特征已由三个专利权人，M.Hara、K.Hashimoto和T.Masumoto进行过研究並在各种杂志上作了报导。一篇这样的出版物题为“非晶态Pd-Ti-P合金在NaCe渗液中的阳极极化行为”（lectrochemica    Acta，25，第1215-1220页（1980年））叙述了钯屑和磷在高温时发生反应，形成磷化钯，然后与钛一起熔融。产生的合金然后以转轮法成形，成为10-30微米厚的带材。

“含钌、铑、铱或铂的非晶态三元钯-磷合金在热氯化钠浓溶液中的阳极特性”刊载于“应用电化学杂志”（Journae    of    Apptied    Eeectro-chemistry    13，第295-306页（1983年）），叙述了标题中所述的合金，这些合金也是用转轮法从熔融状态制造的。也制造了钯-硅合金，但经评定却发现不符合作阳极用的条件。所报导的阳极合金被发现更加耐腐蚀並且比DSA具有更高的氯活性及更低的氧活性。

最后，“非晶态钯-铱-磷合金在热氯化钠浓溶液中的阳极特性”刊载于“非晶态固体杂志”，54，第85-100页（1983年），叙述了这些合金也是用转轮法制造的。再次报导了中等耐蚀性、高度氯活性及低氧活性。

作者们发现，这些合金的电催化选择性比那些由金属钛所支承的钌、钛氯化物混合物所组成的已知形稳阳极（DSA）要高得多。DSA的一个缺点是，氯化钠的电解不完全放出氯而同时也有部分氧生成。所报导的合金对氧释放的活性比DSA小。