劉志利（南華大學 機械工程學院，湖南 衡陽 421001）

1 高溫熔鹽體系

1.1 Na2WO4-ZnO-WO3三元熔鹽體系

馬瑞新等[2,3]在該體系中于溫度為850～950℃下在鉬、銅等基體上得到了質(zhì)量較好的鎢沉積層，并研究了沉積層性能隨組元成分、溫度、電流密度等的變化。高玉紅等[4]在該體系中于900℃時研究了脈沖電沉積和直流電沉積鎢涂層性能的影響，發(fā)現(xiàn)脈沖電沉積比直流電沉積獲得的涂層在結(jié)晶細密度、涂層純度、與基體的結(jié)合力等方面性能更好。李運剛等[5,6]研究了該體系于物質(zhì)的量比為6∶2∶2、電流密度為60～80mA/cm2時的粘度特性、電導率、表面張力等物理化學性質(zhì)。劉艷紅等[7]發(fā)現(xiàn)在900℃下該熔鹽體系的成分含量隨著電沉積時間的延長會有一些變化，且在基體上也會同時沉積氧化鋅，改變鎢涂層的性能。

1.2 Na2WO4-WO3二元熔鹽體系

劉艷紅在950℃下由該體系中于電流密度為20～50mA/cm2、物質(zhì)的量比為6：2時電沉積制得銅合金基體上的鎢涂層，電沉積100h鎢涂層厚度為1194.19±66.52μm，維氏硬度為497±11HV，強度達到58.69±1.72MPa且最小氧含量為0.018wt%。脈沖電沉積時熔鹽的離子組成沒有隨電沉積時間和溫度發(fā)生變化。孫寧波等[11-14]于900℃時在石墨、V-4Cr-4Ti基體上研究脈沖電沉積鎢涂層時脈沖工藝參數(shù)對涂層的影響。

2 中溫熔鹽體系

Nitta K等[30]于溫度600℃時在Li2WO4-Na2WO4-K2WO4-Li-Cl-NaCl-KCl（0.2：0.45：0.35：0.4：0.9：0.7，摩爾比）的熔鹽體系中加入KF得到細密光滑的鎢涂層，分析認為KF使得α-W和β-W混合生長，抑制了α-W的單獨生長，使沉積層變得平滑。因此，KF被廣泛應用于低溫鹵化物熔鹽體系以細化晶粒、改善涂層表面粗糙度。A K Katagir等[31]于350～450℃時在ZnCl2-NaCl體系及ZnBr2-NaBr體系中分別加入WCl6和WBr5，發(fā)現(xiàn)電沉積的鎢沉積層致密且附著良好，表面平整并略帶金屬光澤。M Masuda等[32]于450℃下在ZnCl2-NaCl熔鹽體系中，發(fā)現(xiàn)鎢離子源為WCl2、K3W2Cl9、KWCl6時得不到金屬鎢沉積層，而以 WO3、K2WO4、WCl4、K2WCl6、WOCl4作鎢離子源時可以得到金屬鎢沉積層。

3 低溫熔鹽體系

K Nitta等[33]研究了ZnCl2-NaCl-KCl體系的組分確定、最低共熔點、密度、粘度和電導率等物理化學性質(zhì)。H Nakajima等[34]于250℃時在ZnCl2-NaCl-KCl（0.6：0.2：0.2，摩爾比）體系中以WCl4為鎢離子源在Ni基體上沉積鎢，加入KF。發(fā)現(xiàn)涂層由鎢涂層和Ni-Zn合金層組成，認為Zn在鎢沉積的同時不斷向基體中擴散形成Ni-Zn合金。K Nitta等[35]也在該方法下制得α-W結(jié)構(gòu)的鎢沉積層，發(fā)現(xiàn)在涂層深度未超過120nm時鎢涂層最大硬度可達9.1GPa，超過之后硬度逐漸減小，認為是由于Ni-Zn合金和Ni基體的影響。之后，H Nakajima等[36]用WO3作為鎢離子源，并加入KF增加WO3的溶解度。發(fā)現(xiàn)電沉積速率隨著沉積時間增加而逐漸下降；涂層總體上光滑致密，但有微裂紋出現(xiàn)，分析認為是由內(nèi)應力引起。K Nitta等[37]在該條件下發(fā)現(xiàn)隨著反應的進行，電流密度下降，電沉積效率逐漸下降。之后為使熔鹽中的鎢離子充足，每隔2h向其中添加一次WO3，使得電沉積在高水平電流密度下進行。

4 結(jié)語

綜上所述，依據(jù)電解質(zhì)和工藝條件等不同，不同熔鹽電沉積鎢體系各有利弊。隨著科學技術的進步和鎢涂層應用范圍的擴大，尤其是國際熱核聚變堆實驗計劃（ITER）確定鎢涂層為PFM的重要候選材料，通過熔鹽電沉積法制備高質(zhì)量的厚鎢涂層（1mm以上）是未來聚變堆實現(xiàn)應用的關鍵之一，因此未來將對電沉積制備鎢涂層技術提出更高的要求。首先，對各體系的電沉積反應機理需要繼續(xù)深入研究，優(yōu)化工藝參數(shù)，改善電沉積操作條件，提高效率，早日實現(xiàn)工業(yè)化應用。其次，研究納米尺度結(jié)構(gòu)的鎢涂層也是電沉積技術發(fā)展的重要方向。此外，目前尚未有對在250℃以下的熔鹽中電沉積鎢涂層的報道，隨著新興溶劑在電化學研究中的應用，如在離子液體中成功電沉積出金屬鉬，開發(fā)新的熔鹽體系，在250℃以下的更低溫度甚至是室溫下電沉積鎢涂層不失為一種新的嘗試。

[1]馬瑞新,李國勛.熔鹽鍍鎢的歷史與發(fā)展趨勢[J].材料保護,1999,32(2)：4.

[2]馬瑞新等.Na2WO4-ZnO-WO3體系熔鹽鍍鎢鍍層織構(gòu)與形貌的研究[J].中國稀土學報,2000(18)：293.

[3]馬瑞新等.雙向脈沖電鍍工藝參數(shù)對Na2WO4-ZnO-WO3熔鹽鍍鎢層織構(gòu)的影響[J].材料科學與工藝,2009,17(6)：754.