论文部分内容阅读
镁合金具有诸多优良性能，被誉为“21世纪最理想的电子产品壳体材料”，但耐蚀性不佳，高昂的表面防护成本制约了镁合金的应用。铝是一种防护性能优异的理想涂/镀层材料。若在镁合金表面实现电镀铝，有望降低镁合金的防护成本并进一步拓展其应用领域。因镁合金属难镀金属，室温离子液体电镀铝的相关研究罕有报道。因此，本论文将以镁合金等为基体，采用TMPAC（苯基三甲基氯化铵）-AlCl3季铵盐室温离子液体，开展了电镀铝研究，通过改良镀液性能和探索镁合金前处理工艺，在金属基体上制备出耐蚀性优良的镀铝层，并在此基础上利用伏安分析法研究了该体系的电极过程。 系统研究了各种添加剂对季铵盐离子液体TMBAC-AlCl3和TMPAC-AlCl3的电导率影响，研究表明，添加常用有机溶剂将降低它们的电导率，而苯系物能够大幅提高镀液电导率，尤以苯的效果最佳。碱金属卤化物中，仅LiCl能提高TMPAC-AlCl3的电导率。 以铜为基体进行了TMPAC-AlCl3中电镀耐蚀铝层的研究，并采用扫描电镜/能量弥散X射线谱仪(SEM/EDX)、X射线衍射仪(XRD)和电化学方法等手段对镀铝层进行表征。研究表明，苯的加入能够改善镀层质量。在镀铝实验中，低电流密度下可制备出缎面银白色的柱状晶铝层，高电流密度下制备出镜面光亮的等轴晶铝层，前者的工艺参数范围宽、重现性好，而后者的工艺范围窄。电镀铝的阴极电流效率最高达92％，但随着电镀时间的延长而下降。光亮镀铝层表面平整、致密，其表层的氧化铝膜既连续性好又较厚，使其具有不亚于纯铝且远高于缎面铝层的优异耐蚀性，而缎面镀铝层越厚，耐蚀性越好。 以镁合金AZ31为研究对象，研究了镁合金表面前处理工艺，利用极化曲线对表面膜及镀层的耐蚀性进行表征。结果表明，HF活化浸锌层比NH4HF2活化浸锌层更致密、耐蚀性更好。AZ31经HF活化浸锌处理，再经除水处理，可直接进行电镀铝，制备的镀层平整致密、结合力好。 采用脉冲和直流电镀的方法，在浸锌后的AZ31上可实现电镀铝。脉冲电镀获得的镀铝层表面厚度分布不均，而直流电镀获得的镀铝层致密，外观呈银白色。腐蚀电化学测试表明，采用直流电镀，较高电流密度下制备的等轴晶镀铝层越厚，其耐蚀性越好。而脉冲电镀或低电流密度下直流电镀制备的柱状晶镀铝层则因为表面不致密易引起电偶腐蚀，导致镁合金和镀铝层更快被腐蚀。 采用循环伏安法和极化曲线等电化学测试技术研究了添加苯的TMPAC-AlCl3中电极反应的极化行为和可逆性、电化学窗口、以及电极过程。研究表明，添加苯引起TMPAC-AlCl3中阴极反应的极化，但不改变原始体系的电化学窗口和阴极反应的准可逆特性，同时可增大阳极电流和避免极限浓差极化的发生。较铝的溶解氧化峰略负的小氧化峰是由伴有前置化学步骤的铝溶解氧化产生的。低过电位下优先发生的阴极还原峰是伴有前置化学步骤的Al2Cl7-还原反应。高过电位下铝还原反应分两步进行。与铝工作电极相比，在铜电极上各离子或物质的氧化与还原的伏安行为没有实质改变。