電鍍非晶態合金專利技術綜述及發展與展望

       隨著科學技術的快速發展，許多的高新技術都離不開新材料的研究，非晶態合金就是重要的新材料之一。

       非晶態合金以固溶體形式存在，因此其比對應的晶體合金具有更優異的物理化學特性。

       目前，制備非晶態合金的方法主要有化學鍍、電鍍、液態急冷法、氣相沉積法等。其中電鍍法的優點包括設備簡單、操作方便、能耗低，并且較容易獲得各種成分組成，鍍層的結構可以從晶態逐漸過渡為非晶態，近些年來越來越受到人們重視。

       通過重點專利技術的梳理對非晶合金電鍍領域的發展有大致了解之后，接下來結合其他專利和外網資料的檢索對非晶合金電鍍技術的整體演進情況作一個梳理。可以發現，非晶合金電鍍發展大致可以分為四個階段。

       第一階段：初步發展期(1970～1979年)。早期關于非晶合金電鍍的文獻不少，但僅限于理論研究。從70年代人們發現了非晶態合金的優異性能，人們的研究熱情才逐漸高漲。索尼公司迅速在日本和美國申請了非晶合金電鍍專利(JPS52140403A、US4101389A)，公開了一種Fe-P非晶態合金的制備方法，該方法僅由Fe和P兩種元素組成的非晶合金，并且容易控制膜的厚度和構造。

       第二階段：穩步成長期(1980～1989年)。進入80年代后，隨著對電極沉積非晶態形成機理、非晶態結構與其物性之間關系研究的深入，非晶合金電鍍取得了迅速發展。一方面，人們研究了不同種類的非晶合金。例如1984年的日本專利JPS6129021A公開了在襯底上沉積非晶過渡金屬合金，最好是Ni-P合金，通過電鍍沉積。1984年的美國專利US4529668A公開了一種用于從含有硼磷酸，二甲胺硼烷或二乙胺硼烷的電沉積浴中將含硼非晶金屬層沉積到陰極上的電沉積方法。另一方面，人們利用非晶合金的優異性能，將其應用于各個方面。1980年的日本專利JPS57110685A公開了一種具有優良可焊性和令人滿意的耐腐蝕性的鍍鉻鋼帶，通過在鋼帶表面沉積特定厚度的非晶膜，從而獲得具有優良可焊性和耐腐蝕性的鍍鉻鋼板。

       第三階段：緩慢發展期(1990～1999年)。20世紀90年代，無論是國內還是國外，關于非晶合金電鍍申請量較少。人們對于電鍍非晶合金種類研究已經非常充分，這一時期的專利申請主要集中在一些不常見非晶合金類型(例如JPH0551790A)、非晶合金組分含量調整(例如US5484494A)、非晶合金耐腐蝕性(例如JPH07238387A)等。
第四階段：多功能新型發展期(2000～2018年)。進入21世紀后，國內外非晶合金電鍍申請有了大幅度的上升，這一時期的非晶合金電鍍申請主要是在新型技術手段和多功能新用途上。

       對于新型技術手段，CN1322857A為了解決工件表面改性層性能單一、結合力差的問題，提供了一種新的耐腐蝕耐磨功能梯度膜，采用化學鍍和電鍍等技術對選用材料組合施鍍，再使最表層非晶化或納米化。

       對于多功能新用途，進入21世紀后，世界石油價格持續上漲，石油開采高速發展，人們利用非晶合金耐腐蝕性將其應用于石油開采的油桿、套管中(例如CN201810219U、CN201794567U、CN102003148A)。美國的埃克森美孚公司的專利US2010206553A1公開了一種涂覆油氣井生產裝置，該裝置包括一個或多個主體以及在一個或多個主體的至少一部分上的涂層，其中該涂層選自非晶態合金。涂層油氣井生產裝置可以為油氣建造，完井和生產提供減少摩擦，磨損，腐蝕，侵蝕和沉積物。

       非晶態合金還具有很好的電催化活性，能明顯降低析氫過電位，有利于降低槽壓，減少能耗，有望代替電解用的鐵陰極和石墨電極，成為理想的電催化陰極，例如CN107268018A、CN107267891A、CN107267892分別制備了鐵基非晶合金催化電極、鈷基非晶合金催化電極和鎳基非晶合金催化電極。KR100642750B1和US20170316855A1利用非晶合金的高電阻率導磁特性，將其應用到半導體等電子元件中。

       非晶合金的發展，不管是在理論研究上還是在應用開發方面都取得了一定的成績。但是，非晶合金電鍍工藝中仍有需要改進之處，例如所用試劑要求高純度，要求精確控制鍍液組成和工藝參數。這就需要人們不斷加強非晶態合金的研究，對于非晶態合金制備新工藝進行深入探索，開發脈沖電鍍、精密電鍍等。并且隨著科學技術和現代工業的迅速發展，非晶合金的應用領域還將擴大，非晶態合金電鍍將發展朝向為功能鍍層，制造面積大且形狀復雜的非晶鍍層。