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无机熔融盐电镀铝及其合金的工艺与性能研究

夏扬  
【摘要】: 铝和铝合金镀层是一种理想的钢铁件防护层。但是由于铝的标准电极电位低于氢,因此,要实现电镀铝,必须在一个绝对不含水的环境中进行。本文采用的是无机熔盐AlCl_3-NaCl-KCl体系进行纯铝及铝合金的电镀。 利用X射线衍射、SEM、划痕法、电化学阻抗谱法等手段对不同熔盐成分、电镀温度、电流密度、电镀时间下铝镀层的组织、结构和性能进行了分析和测量。结果表明,获得优质铝镀层的电镀条件为:电镀液组成AlCl_3:NaCl:KCl=78:11:11(质量比),电镀温度150℃,阴极电流密度3.3~4.0 A/dm~2,电镀时间45~90 min。镀铝层为银白色,并呈现均匀、细小的针片状生长特征,镀层厚度正比于电流密度和电镀时间。铝镀层与钢基体的结合力均大于30N,随电镀时间和电流密度的增大基本呈下降的趋势。在3.5%NaCl的水溶液中,各参数下得到镀层极化阻力在2000Ω·cm~2以上,均大于低碳钢的极化阻力800?·cm2,说明该镀层对钢基体有良好的保护作用。 为优化镀层的性能,在AlCl_3-NaCl-KCl体系的基础上添加MnCl_2、MoCl_5进行了铝合金的电镀。铝锰合金镀层随锰含量变化呈现出枝状沉积和非晶态特征;铝钼镀层表面则呈颗粒状聚集,致密度不高。合金镀层的结构都随合金含量的变化而以固溶体或非晶相形式存在。铝锰合金极化阻力均大于4×104Ω·cm~2,较纯铝镀层的提高将近10倍,在3.5%NaCl,0.5mol/LH_2SO_4,1mol/LNaOH溶液中的耐蚀性能均优纯铝镀层。Al-Mo合金镀层的极化阻力和纯铝镀层相当,未表现出很大的优越性。 醋酸钾和尿素的加入对铝合金镀层的结构无明显影响,但可很好地抑制镀层枝晶生长,并能细化晶粒。醋酸钾能够提高Al-Mn镀层表面质量及性能,但会降低共沉积的速率;尿素的加入改善了镀层表面质量,增大了Al-Mo合金共沉积的速率,但对电化学性能贡献不大。


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