低温电镀铝的研究进展

综述了分别由有机溶剂、低温无机熔盐和离子液体构成的低温电镀铝体系的研究进展.有机溶剂和低温无机熔盐电镀铝各有优点,但前者的稳定性差,对水和氧敏感,电导率低;而后者较高的电镀温度限制了基体材料的选择.性能优异的离子液体备受青睐,研究最多的是以卤族为阴离子的离子液体,但是其在空气和水中易氧化和易吸潮变质而不稳定.稳定性更好的新型离子液体不断涌现,但缺乏系统研究.目前,除了电镀单一铝镀层之外,为了获得铝合金的特殊性能,电镀铝合金镀层越来越受到关注.对铝及铝合金镀层的巨大需求和远景期待将促使镀铝体系的推陈出新和镀铝工艺的不断进步,进而降低镀铝体系的成本,低温电镀铝的工业化应用将成为现实.     

熔盐电镀铝和铝合金

本文介绍了熔盐电镀铝和铝合金所用的熔盐、工艺及电镀机理，通过对熔盐电镀铝和铝合金的优缺点进行总结，阐明了该技术的应用前景以及今后研究工作的主要方向     

无机氯化物体系中的Al-M合金熔盐电镀分析与研究

对当前的铝合金进行熔盐电镀工作可以使合金形成一种合金镀层,以此来提高其抗腐蚀性以及装饰性等突出特点。具体办法是在合金熔盐中利用电沉积法,让合金具备更加优异的物理性能。本文对于当前无机氯化物体系当中的Al-M系列合金进行熔盐电镀工作,分析和研究在进行改良后其组成成分、结构以及性能方面的改变过程,并且对其影响因素进行分析。从众多合金中选择Al-Cr进行分析。     

难熔金属的熔盐电镀

本文对难熔金属的熔盐电镀的主要特点、控制熔盐电镀镀层质量的技术、以及钛、铬、钼的熔盐电镀的进展等进行了综述。     

喷射成形硅铝电子封装材料的电镀及钎焊性能

喷射成形高硅铝合金材料因具有低热膨胀系数、高热导率和低密度等特性,而成为一种具有广阔应用前景的新型电子封装材料。然而,喷射成形硅铝系合金中硅含量很高,其焊接性能较差。采用镀金、钎焊的方法研究了喷射成形硅铝合金材料的电镀及焊接性能;用扫描电镜对镀层及钎焊层形貌进行观察,用能谱仪对镀层及焊接层进行成分线扫描分析。结果表明,喷射成形硅铝合金材料易于电镀,电镀后镀层致密、均匀,与基体之间结合良好;焊接之前对喷射成形硅铝合金进行电镀可改善其与焊料之间的润湿性,材料焊接性能得以显著改善,可满足电子技术行业对封装材料的焊接工艺性能要求。     

LiF-NaF-KF-K_2TaF_7熔盐体系中钽的电结晶研究

本文对LiF-NaF-KF-K_2TaF_7熔盐体系中电镀致密的钽镀层条件进行了探索。研究了电镀温度、电解质浓度和电流密度对镀层晶粒大小和致密度的影响。尝试了脉冲镀在该体系中的应用。研究了阴阳极电流效率与电流密度的关系,解释了电效下降的原因。得到了致密、平整,防腐性能良好的钽镀层。     

离子液体电解质体系铝及铝合金电沉积与铝精炼研究进展

传统上,铝、稀土和碱金属及碱土金属等活泼金属主要是通过高温熔盐电解法得到,其电解工艺流程能耗高.近几年来,对离子液体的不断深入研究,提出离子液体为电解质体系用于金属铝、铝精炼和铝合金.综述目前采用离子液体体系进行铝及铝合金电沉积,粗铝、铝合金和铝基复合材料电解精炼回收铝的研究现状和研究进展.介绍和评述离子液体电解质电沉积、精炼铝的应用情况和所取得的研究成果,探讨离子液体电解质用于铝行业的发展趋势和研究动向.      

电沉积锌-铝合金的工艺及性能研究

在综述国内外对电镀锌及锌合金镀层工艺与耐蚀性研究现状的基础上，提出了在碱性溶液中通过添加特殊络合剂，实现锌-铝合金共沉积。分析测试表明，在锌-铝合金镀层中，铝的含量为0.169～0．438wt％之间。在氯化钠溶液和人工海水中的耐蚀性是纯锌镀层的3～4倍。作为防腐性镀层材料，Zn-Al合金镀层可以替代镉镀层、锌-镍以及锌-钴等合金镀层。     

熔盐电解制备锆镀层的研究进展

锆因中子吸收截面低、抗腐蚀性强,在核工业和化工业中广泛用作结构材料和耐腐蚀材料。工业中制备海绵锆的Kroll法和加工锆产品的工艺复杂且不经济,导致锆器件价格昂贵。因此,工艺简单且经济的熔盐电沉积法获得了广泛的研究。针对3种不同碱金属熔盐体系(氯化物、氯化物-氟化物、氟化物),综述了锆的还原机制和制备工艺,为制备均匀、连续的锆镀层提供理论和技术上的参考。在3种不同碱金属熔盐体系中,锆离子在纯氯化物熔盐中的还原机制最复杂,在纯氟化物熔盐中最简单。锆离子还原过程越简单,越有利于电镀出高质量的锆镀层。在不同熔盐中沉积出高质量镀层顺序为:氯化物体系混合体系含K的混合体系氟化物体系含K的氟化物体系。但钾离子含量过多时,可能会析出金属钾。因此,锆的熔盐电镀应当在混合熔盐和全氟化物熔盐中根据电镀温度和电流密度大小来寻找最佳含钾浓度。     

铝合金的熔盐电镀

介绍了Ａｌ－Ｍ合金在无机氯化物体系及有机体系中的熔盐电镀，着重介绍了合金电镀的条件、合金镀层组成、结构和性能，从而展示了Ａｌ－Ｍ合金熔盐电镀广阔的应用前景。     

铬–铝氧化物复合阻氚涂层的制备工艺研究

氚(T)的原子半径小且反应活性高,极易进入包层结构内部或透过包层材料释放到环境中,导致结构材料性能下降、氚的损失以及放射性污染,因此,阻氚涂层对于聚变堆氚增殖包层的安全运行至关重要。氧化物复合阻氚涂层具有制备工艺简单、化学性质稳定、熔点高等优点,成为近年来聚变堆材料的研究热点。本文将化学电镀、熔盐电沉积及气氛氧化工艺相结合,在金属管材内壁制备氧化铬–氧化铝复合涂层,并对涂层的结构形貌、厚度、结合力等进行了测试分析。铬–铝氧化物复合涂层表面均匀致密,厚度为10~40μm,孔隙率为7%~8%,与基体结合力大于20 N。     

微纳米铝在氯铝酸离子液体中的电沉积规律

合成、表征了两种典型的氯铝酸离子液体,1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯铝酸盐。在此基础上,通过电化学测试和原子力显微镜对铝在离子液体中的电沉积规律进行了系统研究,证明反应过程受离子扩散控制,可逆性较好,可获得微纳米铝。离子液体的阳离子结构对产物的状态和尺寸影响较大,降低离子间相互作用能可以进一步获得更加细致、平整的铝晶体。     

400 kA铝电解槽异形阴极炭块对阴极电压降的影响

传统阴极炭块顶部是平坦的,阴极铝液流动时几乎没有阻力。使用表面凸起的阴极炭块进行研究,目的是增加铝电解槽中铝液流动的阻力,起到减波和减少铝液流动速度的作用,以此降低水平电流密度、阴极电压和铝液流速,保障铝电解槽生产安全稳定。通过COMSOL软件进行模拟,发现随着阴极炭块表面凸起块数的增加,阴极压降和水平电流密度均呈下降趋势,其中阴极压降最大降幅为39.8 mV,水平电流密度最大降幅为2 087 A/m2,并对某铝厂400 kA铝电解槽使用异形阴极炭块后进行测试,测试结果与模拟结果一致。     

Direct Observation of Wetting and Spreading of Molten Aluminum on TiB2 in the Presence of a Molten Flux from the Aluminum Melting Point up to 1033?K (760?°C)

The wetting and spreading of molten aluminum on TiB₂ substrates between the aluminum melting point and 1033 K (760 °C) was investigated in the presence of different types of fluxes. The wetting and spreading behavior is observed to depend on the flux, its melting point, its chemistry, and its ability to dissolve alumina. When the flux melting point is higher than the melting point of aluminum, the molten aluminum takes on an initial spherical shape as a result of the thin alumina layer on its surface. After the flux is melted, it dissolves the alumina layer on the liquid aluminum surface causing the aluminum to wet and spread on the substrate. When the flux melts before the aluminum, the alumina layer on the solid aluminum surface is dissolved into the flux. In this case, the aluminum surface in contact with the molten flux is alumina layer free. Thus, the aluminum does not take a spherical shape after melting; it rapidly melts, wets, and spreads on the substrate. The use of a flux allows the wetting behavior of aluminum on TiB₂ to be observed at lower temperatures than previously reported.     

Formation of Fine Clusters in High-Temperature Oxidation of Molten Aluminum

High-temperature oxidation of molten aluminum was investigated by high-resolution electron microscopes in order to determine the possibility of heterogeneous nucleation of aluminum grains on oxide for the grain refinement and structural uniformity of intensively melt-sheared aluminum alloys. High-resolution observations detect initial amorphous phase and gamma-alumina phase and show fine clusters with size of about 150 to 200 nm composed of extremely fine aluminum grains and gamma-alumina or amorphous aluminum oxide. Furthermore, high-resolution lattice images and diffraction patterns show no orientation relationship, although there is a specific orientation between gamma-alumina and aluminum along (111)[110] with high potency of heterogeneous nucleation. The volumetric shrinkage by the transformation of gamma- into alpha-alumina causes the surface oxide films to repeatedly rupture and leads to the creation of channels to the base melt surface for further oxidation of fresh metal. Based on the observations, the mechanism of high-temperature oxidation of molten aluminum and formation of the fine clusters as well as the possibility of the heterogeneous nucleation of aluminum grains are discussed.     

[EMIM]HSO4离子液体的微波合成及铝电沉积应用

对采用微波合成方法制备的[EMIM]HSO4离子液体的物化性能进行测试,并将其作为电解质应用于铝的电沉积,用SEM、XRD及EDS对沉积层的形貌进行表征,通过测定循环伏安曲线以及计时电流曲线探讨铝在[EMIM]HSO4中的电沉积机理。结果表明,[EMIM]HSO4的电化学窗口较宽(4.81V),适合作电解质;铝在铜电极上发生欠电位沉积和体相沉积;铝的形核模式介于三维瞬时形核和连续成核之间;铝沉积层晶粒致密均匀,附着力好。     

A computational and experimental study on mold filling

Mold filling was studied for vertical, thin, plate-shaped cavities, with the liquid entering via some vertical ingate system connected to the bottom. In this study, sand molds were filled up with molten aluminum and molten cast iron, while water was used to fill up perspex models. The front walls of the sand molds were replaced by glass plates to allow observations of temperature distributions and free-surface behavior of the melt during filling. Computational fluid dynamics (CFD) simulations of the filling process were carried out to study free-surface behavior, velocity patterns, and temperature distributions. Digital particle-image velocimetry (DPIV) was used to validate the computer simulations for water. Generally, visual observations of the molten liquids, CFD simulations, and DPIV results are in good agreement. Combining the three techniques has resulted in a better understanding as to how a plate-shaped cavity is filled up. The behavior of the free surface is different for water and the molten metals. An analysis of surface waves is presented that explains these differences. Current ideas as to the role of the Weber number must be rejected. Rather, instabilities are associated with low values of the Ohnesorge number, with surface tension providing the driving force for surface instabilities and with viscosity as the damping force.     

铝合金晶粒细化的研究进展与发展趋势

阐述了铝合金晶粒细化技术的研究和应用现状,铝合金获得细晶的几种凝固技术,晶粒细化剂和变质剂的变质细化作用及晶粒细化机理。并叙述了铝合金晶粒细化的发展趋势以及新型Al-Ti-C-Re、Al-Ti-B-Re合金的细化效果及应用。