铂铱合金的应用（2）

铂铱合金在火花塞电极领域的应用

鉴于铂铱合金优异的高温抗氧化蒸发性能及机械性能,日本专利No.HEI2-58756 采用由 85% 至 70% 的 Pt 和 15% 到30% 的 Ir 组成的合金作为火花塞电极,极大改善了稳定性。专利US6045424 在 Ni 中心电极上焊接了Pt-20Ir 合金的小尖端,保护了镍的放电端,提高了火花塞的使用寿命(大于 150000 英里)。

铂铱合金在生物医学领域的应用

由于铂铱合金具有稳定的化学特性,良好的生物相容性,高硬度,及良好的导电性等优势,因此常常被用于医疗器械生物内部导线的导体材料、生物医用传感器的插入式针状电极材料等。例如铂铱合金线可用作深脑刺激器( DBS )的导线导体,铂铱导线可将电信号从植入的神经刺激器传输到深部脑神经,从而治疗帕金森等脑部疾病。

铂铱合金在催化剂领域的应用

铂铱合金作为一种贵金属催化剂,在氧气还原,甲醇、乙醇、氨、 CO 的氧化,有机物脱氢/加氢化等多种催化反应中都能表现出优异的催化性能,因此在燃料电池、石油化工和医药等领域具有广泛的应用。

铂铱合金在其他领域的应用

除以上 4 方面外,铂铱合金在其他领域还有着广泛的应用,例如,铂铱合金电极可作为电磁流量计的关键元件,利用法拉第电磁感性定律,广泛应用于测量导电性液体的流量,其可以耐受几乎所有酸碱或腐蚀液体的克蚀,可靠性远优于哈氏合金、钛、钽等其他电磁流量计电极材料。

由于铂铱合金超高的化学稳定性,其能被用于超酸/超碱水的电解中,将烧结铂铱合金电极涂覆在钛基体上,制造了产量高达 1t / h 的正反向电解水装置,证明了铂铱合金的超高耐蚀性完美满足超酸/超碱水电解的苛刻要求。铂铱合金及弥散强化的铂铱合金还能作为高温结构材料,具有良好的高温强度和抗氧化抗腐蚀性能、优异的抗疲劳和抗蠕变性能。在核领域,核废料的电化学溶解和净化需要能够在强酸的条件下(为了获得高电流密度)生产 U4极的化学稳定性要求极高。而研究表明铂铱合金涂层能够改善传统的混合氧化物包覆钛电极( MOTA )在溶解/净化核废料时的稳定性及电化学活性。铂铱合金涂层还能用于玻璃模具的高表面质量涂层,半导体存储器件介电层和 Si 基片之间的隔离层,用于阻挡高温氧化失效。

尽管成本较高,但铂铱合金由于具有的超高耐蚀性、优异的机械及电学性能,使其在交通运输、生物医疗、能源、化工等领域,特别是在服役环境恶劣且要求高可靠性的场合,扮演了无可替代的角色。未来,为节约稀贵金属资源,降低材料成本,并进一步推动铂铱合金的大规模应用,铂铱合金的相关研究工作需要向以下几个方向重点展开:

(1 )铂铱合金的微细化技术,包括微细丝、带材精密加工技术,微细电极与异种材料的焊接技术等,在微电子器件、生物医疗等领域具有良好应用前景;

(2 )铂铱合金的多元素掺杂技术,通过多种元素的协同作用,提高 Pt-Ir 合金的综合性能。重庆材料院对铂铱合金进行 Ru 、Ca 、Zr 、La 、Sm 、Y 的多元素掺杂,制

备了强度达 1900 Mpa ,硬度 Hv 高达 500 Mpa 的高强、耐磨铂铱合金,降低了 Pt-Ir 合金的成本,使用领域广泛;

(3 )铂铱改性层的先进覆层技术。包括铂铱合金层的如电镀技术、包覆技术、物理/化学沉积技术,利用铂铱合金的表面包覆层的高耐蚀、耐磨性等,使芯部材料能够耐受恶劣的服役环境。例如重庆材料院以磨具挤压技术在电磁流量计不锈钢电极外部包覆铂铱合金层,有效提高了电极头的耐腐蚀性,相比于以往的纯铂铱电极显著降低了成本。