铝及铝合金电镀研究进展

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1、铝及铝合金电镀研宄进展从人类最早使用金属至今，已经有超过4000年的历史，金属的使用极大地改变了人们的生产生活，并将继续为人类带来便利。在青铜器吋代，古人就发现合金有较单一金属更优越的性能，因此青铜的广泛使用在古代历史上占据了浓墨重彩的一笔。随着现代对合金研究与应用的加强，越来越多的合金制造方法被开发出来并应用于工业与民用的方方面面。与此同时，合金在电镀方面的应用也□益引人注目，尤其是对综合了铝的优秀抗蚀性、抗氧化性的铝合金镀层的研究，近些年来有了一些重要进展。1•铝及铝合金电镀简介铝及铝合金具存铝的优异性能：耐蚀性、抗氧化性、装饰性、可加工性、无毒无污染。铝镀层是一

2、种较理想的基体金属防护层，在很大程度上增加了钢铁等金属在潮湿腐蚀性环境中的寿命。在铝电镀液中加入不同的合金元素普遍可以抑制铝的枝晶生长，使生成的铝沉积层更加致密均匀，从而进一步提高铝镀层的耐蚀性、机械强度、硬度等，同时每种合金元素具有独特的性质，这些宝贵的性能可以赋予铝合金镀层在某些严苛环境中的适用性。电镀与应用较广泛的热浸镀相比，有它的独特性能：所需温度低;镀层与基体附着力好，显著提高基材的耐蚀性；可以实现不规则零部件表面的均匀涂覆，不存在涂镀死角；镀层的厚度可以通过电流与电镀时间等参数较精准地控制，从而可以实现连续化大规模地生产。基材表面镀铝的初衷即提高集体材料的

3、抗腐蚀性能，经分析，电镀镀层可以很好满足该需求的原因可能在于：电镀过程在电极上发生，镀层即为阴极的还原反应产物，在对电极反应机理的分析中可以得知，电极表面发生的反应集中在电极表面的双电层范围内，而双电层厚度极丼微小，在这个范围内电极电压可达到109V/m［1］,因此电化学反应非常迅速，能量密度很高，还原金属可以与基体金属在该距离内形成非晶态的金属间化合物，形成的电镀层与基体的附着力好，结合力强，正是由于该过渡层的优良性质，使得电镀层不易出现热镀、喷涂等镀层中易出现的与基体金属剥离的状况。从微观观察来看，电镀镀层的晶粒均匀细小，排列较为整齐致密，间隙小，这些都为其良好性

4、能提供Y有力保障。目前，人们对铝及铝合金的电镀进行了多方面、多角度的探索，并不断改进与完善前人的研究结论，获得了可观的理论成果。2•不同基体上的电镀就电镀基体來说，目前己经研究过的铝的沉积基体材料包括低碳钢、不锈钢、玻璃碳、铝合金、钛、铜、钨、铂、镁及镁合金、永磁材料、阻氘材料等，并且在某些机械零部件的表面也进行了相关研究，比如螺丝钉等，并得到了理想的镀层。李庆峰［2］和Hju1er［3］等在175°C、饱和NaC1的NaA1C14熔体中，在玻璃碳电极上沉积出纯铝镀层，发现铝的沉积是通过形核一长大机制实现的，镀层形貌与电流密度有很大关系，只右当电流密度在2〜10mA/

5、cm2范围之间时，才能得到光滑平整的铝镀层。王吉会［4］在Q235低碳钢上获得了银白色的纯铝镀层，电镀体系为A1C13-NaC1-KC1熔盐体系，最佳电镀工艺为电流密度3.3〜4.0A/dm2、电镀时间45〜90min，低电流与高电流密度下镀层分别呈现（200）面与（111）面结构。韩文生［5］采用A1C13:EMIC=65:35室温熔盐电解质在NdFeB永磁材料表面获得了满意的铝镀层，镀层纯度很高，较完整平滑，经研宄，添加芳香族化合物可以大大提高镀层的质量，使晶粒细小致密。SherifZeinElAbedin&F.Endres［6］在1—乙基一3一甲基咪唑氯化物与A

6、1C13的体系中在高强钢螺丝钉表面电镀铝，经过严格的预处理步骤，剖面图显示螺丝钉的齿与槽里都获得丫致密均匀的铝镀层，经验证，其强度与耐蚀性都可满足应用需求。吕灵敏［7］等研究了在镁合金表面电镀铝，在A1C13—NaC1-KC1熔盐体系中，电流密度控制在10〜15A/dm2范围内，可在镁合金表面得到较好的铝镀层。经腐蚀试验验证，具有较好的防护与耐蚀作用。J.E.Jackson［8］在Mo-Si—B材料表面电沉积出了A1-Si金属间化合物镀层，体系为含存SiO2与莫来石颗粒并且饱和了A1C13的有机溶剂。在此镀层形成的基础上又对其在一定条件下进行了热处理与后续氧化处理，生

7、成了莫來石高温氧化防护层。3•不同电解质体系中的电镀就铝及铝合金的电镀电解质体系而言，由于铝的电子活泼性较氢要负，其相对于氢的标准电极电位为一1.66V,在有电流流过的体系中，氢离子会较铝离子先析出，因此铝的电镀不能在水溶液中进行，并且必须在绝对不含水的电解质体系中进行［9，10］。因此，人们对电镀铝的电解质体系进行了不懈的探索，0前，使用较多的电镀铝及铝合金的体系主要有有机溶剂、无机熔融盐和有机熔融盐三种。3.1右机溶剂体系有机溶剂体系根据有机物的种类可分为醚类，芳香族类与二甲基砜三类［11］。醚类电镀铝体系主要以乙醚或四氢呋喃等为溶剂，A1C13