高温熔盐电镀稀土-钴合金技术优化方案

稀土-钴合金具有许多优异性能，可用于制作磁性、磁光等功能材料。由于稀土金属的沉积电势较低，在水溶液中电镀稀土-钴合金时，镀层中稀土含量往往很低，难以得到期望的合金组分。因此，提出了熔盐体系电镀稀土-钴合金。

尿素-NaBr-KBr熔盐的熔点为51℃，可作为100℃左右下电镀稀土-钴合金的电解质。在尿素熔盐中加入NaOAc，能增加Co²⁺还原为Co时的阴极极化。因此，选择100℃下的尿素-NaBr-KBr-NaOAc熔盐作为本底熔盐，可望实现钴与镧、铽、镝、铥等的共沉积。在含有CoCl₂的熔体中，加入RECl₃（LaCl₃、TbCl₃、DyCl₃、TmCl₃），可使钴的沉积电势增加，阴极电流增大，从而实现钴与这些金属的诱导共沉积。在尿素-NaBr-KBr-NaOAc-CoCl₂-RECl₃熔盐中进行电镀，所得镀层中稀土含量随阴极电势的降低而增加，Dy、Tm的含量可达50%（质量分数）以上，La可达到80%（质量分数）以上。

1.电镀Tb-Co合金

在尿素-NaBr-KBr熔盐中，加入CoCl₂、TbCl₃可得到电镀Tb-Co合金镀液。在该镀液中，以铜为阴极，在100℃下恒电势电镀，可得到Tb-Co合金镀层。

控制熔盐中Tb³⁺与Co²⁺离子的摩尔比为2.4∶1不变，当沉积电势由-0.85V降低至-1.00V时，所得镀层中Tb的质量分数从47.72%增加到63.11%。这说明随着沉积电势的降低，镀层中稀土元素的含量增加。熔盐中加入NaOAc，会使镀层中Tb含量降低，但可使镀层的结晶状态变好，这说明NaOAc对金属离子有一定的配位作用。

研究发现，在电镀过程中Co²⁺一步不可逆还原为Co；若熔盐中仅含有Tb³⁺，则Tb不能沉积出来，只有在Co的诱导下才能够电镀出Tb-Co合金。

2.电镀Er-Co合金

在尿素-NaBr熔盐中，加入CoCl₂、ErCl₃可得到电镀Er-Co合金镀液。在该镀液中，以铜为阴极，在100℃下恒电势电镀，可得到Er-Co合金镀层。

在沉积电势为-0.65V下电镀10min，可得与铜基体结合良好、银白色金属光泽的Er-Co合金镀层，镀层表面均匀，结晶致密。镀层中Er的质量分数为12%。(www.xing528.com)

对Er-Co合金镀层在600℃下热处理，可使合金镀层由非晶态转化为晶态。镀层由金属Co和Co与Er的金属间化合物Co₃Er组成。

研究表明，Er-Co合金的电镀也属于诱导共沉积。

3.电镀La-Co合金

在尿素-NaCl-NaAc-CoCl₂-LaCl₃熔盐中电镀可得到La-Co合金。控制熔盐中各组分含量为NaCl1.3mol/L、NaAc1.5mol/L、CoCl₂0.05mol/L、LaCl₃0.33mol/L，在125℃、不同沉积电势下电镀10～15min，研究发现，所得镀层中镧含量随沉积电势的降低而增加，当沉积电势为-0.95V时，镀层中镧的质量分数为11%；而当沉积电势为-1.00V时，镀层中镧的质量分数升高到30%。

在不同的La³⁺与Co²⁺的摩尔比、不同电流密度下得到的La-Co合金镀层的组分见表8-1。由表可见，随着La³⁺与Co²⁺的摩尔比的增加，镀层镧含量增加；随着电流密度的增加，镀层镧含量增加。

表8-1 镀液组分和电流密度与La-Co合金镀层中La质量分数的关系

研究发现，在该熔盐体系中电镀得到的La-Co合金镀层中，La与Co是以机械混合物形式存在的。