CLAM钢表面室温离子液体电镀铝

采用AlCl_3-EMIC离子液体在室温下对国产低活性铁素体/马氏体钢(CLAM钢)表面进行镀铝处理。研究了镀前处理对镀层-基体界面的影响。采用SEM、EDS分析了不同电流密度对镀层表面形貌与界面形貌的影响,同时与脉冲电镀所得结果进行了比较。结果表明:在电化学前处理过程中,增大电流密度会增强镀层与基底结合力;电流脉冲的加入可以减弱溶液浓差极化现象,增加表面组织致密性;镀层晶粒大小随电流密度增大而减小,镀层球状组织随电流密度增大而增大。在优化的电镀工艺下(前处理电流密度控制在10 mA/cm~2以上,电镀电流密度控制在10~20 mA/cm~2,对应的电镀时间45~95 min,优选脉冲电流电镀),得到的铝镀层表面光滑,致密,结合力强,厚度可控。     

离子液体中铝的电镀及其防护性能

采用66.7%(摩尔分数)AlCl_3与33.3%(摩尔分数)BMIC(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐)混合后得到的AlCl_3-BMIC离子液体为电解液,在钢铁基体上采用恒电流法进行电镀铝的研究,主要考察了添加剂、温度、电流密度对镀层形貌的影响及镀层耐腐蚀性能。结果表明:温度45±2℃、甲苯含量为5～12ml/L、电流密度为20～25mA/cm~2时,能获得平整致密的铝镀层;所得铝镀层以(200)面构成为主,随电流密度的增加,(200)面峰增强;在电流密度25mA/cm~2电镀铝后,试样的腐蚀电位从-669mV(SCE)负移至-1019mV(SCE),腐蚀电流密度从65.7μA/cm~2变为6.07μA/cm~2,与纯铝的(E_(corr)=1031mV(SCE),I_(corr)=1.24μA/cm~2)相当。     

正反欧姆区间伏安特性对镀层均匀性及膜/基结合强度的影响

将靶材与真空腔之间的伏安特性引入正-反欧姆过渡区间,采用脉冲控制模式研究不同靶电流密度对镀层均匀性和膜/基结合强度的影响规律。实验发现,当靶面放电区电流密度(Id)由0.083 A/cm~2增加至0.175 A/cm~2时,靶电压随靶电流密度的增大呈线性增大关系,与之对应的镀层厚度差由7.984μm增大至14.011μm;但当Id由0.175 A/cm~2增大至0.25 A/cm~2时,靶电压随靶电流密度的增大呈线性减小关系,与之对应的镀层厚度差则由14.011μm减小至10.077μm;而薄膜厚度减小率由97.38%(Id=0.083 A/cm~2)降低为89.491%(Id=0.25 A/cm~2);另外,在反欧姆区,膜/基结合强度随Id的增大而快速增大。以上结果表明:反欧姆环境下有利于改善镀层的均匀性和提高膜/基结合强度。     

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体电沉积制备Ir研究（英文）

研究了在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中电沉积制备Ir的电化学行为,在金电极上获得的循环伏安特性曲线显示,Ir(Ⅲ)经过一步还原反应生成Ir,并且该反应是由Ir(Ⅲ)离子的扩散控制的不可逆过程。其中,扩散速率为3.83×10-11 m~2/s,平均传质系数为0.083。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)研究了在钼基体上获得的Ir层的表面形貌及组成,结果表明,Ir层的形貌与沉积电位、时间及电流密度有关。恒电位电沉积过程中,在还原峰电位处由于成核及生长速率达到平衡,可以获得相对致密的镀层。在恒电流电沉积中,当电流密度在0.5~1.82 mA/cm~2时,可以得到平整致密的Ir镀层。     

三氯化铝/盐酸三甲胺离子液体中电沉积制备AI-Ni合金镀层

目的 研究离子液体中Ni2+浓度对Al-Ni合金镀层结构和成分的影响,同时考察电流密度对镀层表面形貌和织构的影响.方法 采用脉冲电流法,在含有不同浓度氯化镍的无水三氯化铝/盐酸三甲胺离子液体中,于不同电流密度下电沉积制备Al-Ni合金镀层.利用扫描电子显微镜、X射线衍射技术和能谱分析仪探究离子液体中Ni2+的浓度对Al-Ni合金镀层结构和成分的影响,考察电流密度对镀层表面形貌和织构的影响.结果 随着离子液体中Ni2+浓度的增加,镀层中镍的含量增多,表面胞状颗粒逐渐变小,表面趋于均匀,当Ni2+的浓度为0.2 mol/L时,形成铝镍金属间化合物.另外,随着电流密度的增加,镀层表面形貌由针状晶体变为棒状颗粒,并且颗粒逐渐增大.结论 离子液体中Ni2+的浓度和电流密度对Al-Ni合金镀层表面形貌、结构和成分有一定的影响.当溶液中Ni2+的浓度为0.2 mol/L、电流密度为6 mA/cm2时,电沉积4 h可制备得到厚度为10μm、由3μm大小晶粒组成、含有铝镍金属间化合物的合金镀层.     

钕铁硼在CuCl-EMIC离子液体中 电沉积铜层的研究

目的 开发一种新型的环保型钕铁硼表面镀铜技术。方法 采用CuCl-EMIC离子液体,对钕铁硼基体进行阳极活化前处理,在其表面电沉积铜。通过电化学工作站测试CuCl-EMIC离子液体的循环伏安曲线和镀铜样品的动电位极化曲线,运用扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线粉末衍射仪,考察钕铁硼基体和铜镀层的微观形貌、成分组成和相结构,利用粗糙度仪和拉拔试验仪检测钕铁硼表面的粗糙度和其上铜镀层的结合力。结果 物质的量之比为2∶3~3∶2的CuCl-EMIC离子液体在室温下熔融,可在其中电沉积得到晶态铜。物质的量之比为1的CuCl-EMIC离子液体有更大的还原峰值电流密度。钕铁硼基体经过20~ 30 mA/cm2的电流密度阳极活化后,表面变得平整,孔洞减少,活化后钕铁硼表面的铜镀层均匀致密,结合力达9.2 MPa以上。钕铁硼表面铜镀层的孔隙率随着镀层厚度的增加而减小,当厚度为6 μm时,镀铜试样的腐蚀电位与纯铜相近,孔隙率为0.005 23%。结论 采用物质的量之比为1的CuCl-EMIC离子液体,可以通过阳极活化得到平整、孔洞少和无氧化膜的钕铁硼基体表面,在其上电沉积可得到致密均匀且结合力好的薄铜层。     

三氯化铝/盐酸三甲胺离子液体中电沉积制备Al-Ni合金镀层

目的研究离子液体中Ni~(2+)浓度对Al-Ni合金镀层结构和成分的影响,同时考察电流密度对镀层表面形貌和织构的影响。方法采用脉冲电流法,在含有不同浓度氯化镍的无水三氯化铝/盐酸三甲胺离子液体中,于不同电流密度下电沉积制备Al-Ni合金镀层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射技术和能谱分析仪探究离子液体中Ni~(2+)的浓度对Al-Ni合金镀层结构和成分的影响,考察电流密度对镀层表面形貌和织构的影响。结果随着离子液体中Ni~(2+)浓度的增加,镀层中镍的含量增多,表面胞状颗粒逐渐变小,表面趋于均匀,当Ni~(2+)的浓度为0.2 mol/L时,形成铝镍金属间化合物。另外,随着电流密度的增加,镀层表面形貌由针状晶体变为棒状颗粒,并且颗粒逐渐增大。结论离子液体中Ni~(2+)的浓度和电流密度对Al-Ni合金镀层表面形貌、结构和成分有一定的影响。当溶液中Ni~(2+)的浓度为0.2 mol/L、电流密度为6 m A/cm~2时,电沉积4 h可制备得到厚度为10μm、由3μm大小晶粒组成、含有铝镍金属间化合物的合金镀层。     

HR-2钢表面在AlCl_3-EMIC熔盐中电沉积铝镀层的织构和形貌

12～28mA/cm2范围内,采用AlCl3-EMIC(氯化1-甲基-3-乙基咪唑)熔盐电沉积法在18～40℃获得铝镀层,用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)研究其织构与形貌。结果表明,铝镀层呈(200)晶面择优取向,其相对衍射峰强度随电流密度和沉积温度升高而减弱,随镀层厚度增加而增强。厚度为8μm时镀层择优取向最明显,其表面颗粒呈棱锥状均匀紧密排列。电流密度为12mA/cm2时,随温度升高镀层由(200)晶面择优取向转变为(200)和(222)晶面择优取向,其表面颗粒随之由较均匀的棱锥状转变为不规则的核桃仁状。讨论镀层织构形成的可能机制。     

电流密度和施镀温度对铝合金表面Ni-SiC-MoS2复合镀层显微组织的影响

目的研究电镀工艺参数中的电流密度和施镀温度对铝合金表面Ni-Si C-MoS_2复合镀层组织形貌及成分的影响。方法利用复合电镀的方法在铝合金上制备Ni-Si C-MoS_2复合镀层。通过扫描电子显微镜、能谱仪以及显微硬度仪,分析不同电流密度和施镀温度下复合镀层的组织结构、成分、界面之间的结合情况以及显微硬度。结果电流密度为4 A/dm2时,镀层与基体的结合差,镀层表面粗糙不平;当电流密度增加到5 A/dm2时,镀层与基体结合紧密,并且镀层表面平整;当电流密度增大到6 A/dm2时,镀层表面平整度变差。施镀温度为40℃时,镀层厚度较薄;施镀温度为50℃时,镀层与基体结合良好,镀层表面平整;当施镀温度上升到60℃时,镀层与基体结合处出现裂纹,镀层质量下降。随电流密度和施镀温度的升高,镀层中Si C和MoS_2摩尔分数先增加后减小,显微硬度先增大后减小。结论采用复合电镀的方法在铝合金表面可以制备出Ni-Si C-MoS_2复合镀层,当电流密度为5 A/dm2、施镀温度为50℃时,制备出的Ni-Si C-MoS_2复合镀层表面平整,厚度均匀,Si C与MoS_2摩尔分数可分别达到10.40%和0.77%。复合镀层的显微硬度与其Si C含量成正比,最高可达357.7HV0.01,是基体合金硬度的3.7倍。     

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体电沉积制备Ir研究

本文研究了在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中电沉积制备Ir的电化学行为,在金电极上获得的循环伏安特性曲线表示,Ir(III)经过一步还原反应生成Ir,并且该反应是由Ir(III)离子的扩散控制的不可逆过程。其中,扩散速率为3.83×10_?11 m₂/s,平均传质系数为0.083。本文用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)研究了在钼基体上获得的Ir层的表面形貌及组成,结果显示,Ir层的形貌与沉积电位、时间及电流密度有关。恒电位电沉积过程中,在还原峰电位处由于成核及生长速率达到平衡,可以获得相对致密的镀层。在恒电流电沉积中,当电流密度在0.5~1.82 mA/cm₂时可以得到平整致密的Ir镀层。     

Study of Corrosion Behavior of Arc Sprayed Aluminum Coating on Mild Steel

In the current study, aluminum coating was deposited on mild steel by arc spraying. A well-adhered coating with low level of porosity was successfully obtained. To evaluate the corrosion behavior of the coating, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization tests in 3.5% NaCl solution were carried out. The as-coated samples were also subjected to a 1500-h salt spray assay. Polarization tests indicated that the corrosion current density of the aluminum coating is more than that of bulk aluminum. This could be due to the penetration of the electrolyte through open pores, resulted in the acceleration of aluminum corrosion. EIS measurements showed that the corrosion performance of the coating is improved during a long time immersion and exposure to saline mist. This could be due to plugging of pores by corrosion products which hinder further penetration of the electrolyte through the coating. The results obtained indicated that twin wire arc sprayed aluminum coatings can reliably protect steel structures against corrosion in chloride-containing aqueous solutions.     

HR-2不锈钢室温熔盐镀铝

为在不锈钢表面制备铝化物阻氚渗透层奠定基础,采用AlCl3-MEIC（氯化1-甲基3-乙基咪唑）室温熔盐在HR-2不锈钢表面进行镀铝实验,主要研究镀前处理方式,电流密度对镀层的形貌、结合力、纯度的影响。结果表明,采用AlCl3-MEIC室温熔盐体系在HR-2不锈钢上镀铝是可行的。传统的酸洗镀前处理能得到质量较高的镀层,但界面结合不好;电化学清洗镀前处理后可制得结合良好的高质量镀层。纯白色铝镀层表面光滑、均匀、致密,呈现有一定棱角的球形颗粒状生长特性。镀层颗粒尺寸随电流密度的增加而增大。较优的电流密度范围为10~20 mA?cm-2,电镀时间至少40 min。     

铝合金微弧氧化的研究进展

综述了微弧氧化技术的发展历程、成膜机理,论述了铝合金微弧氧化的特点。基于铝合金微弧氧化工艺研究现状,详细阐述了氧化时间、占空比、电压、电流密度、电解液浓度、基体粗糙度、纳米颗粒添加剂以及复合工艺等对铝合金微弧氧化膜层的组织与性能的影响。如电流密度会影响涂层的生长机理,使膜层的表面结构和内部缺陷产生较大的差异;采用不同的电解液所得到的膜层的厚度和粗糙度有明显的区别;在不同的电压参数下膜层的均匀性及膜层中微孔的尺寸大不相同;制备微弧氧化复合涂层以及采用纳米增强颗粒可使膜层的结构和性能有大幅提升。通过改变以上影响因素对铝合金微弧氧化膜层组织和结构加以调控,从而实现了对膜层性能的优化,如膜层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能的提高。最后对铝合金微弧氧化的发展方向提出了展望。     

铝合金的微弧氧化研究

在硅酸钠和氢氧化钠电解液中利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面生成陶瓷膜层.对膜层进行了SEM和TEM观察.对微弧氧化过程中电参数的变化规律进行了探讨,并分析了电参数对微弧氧化的影响.结果表明:在本实验条件下,用微弧氧化工艺在铝合金表面可制得致密的、厚度达200μm的氧化膜,膜层与铝基体的结合层形成了纳米晶相.电参数对陶瓷层的厚度、硬度、粗糙度都有较大的影响.对微弧氧化膜层的钢球和陶瓷球磨损的对比可知,与钢球的磨损主要是粘着磨损,对陶瓷球的磨损主要是磨料磨损.     

铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合涂层工艺参数优化的研究

目的 通过优化等离子喷涂工艺参数，提高铝合金表面等离子喷涂Al2O3-3%TiO2复合陶瓷涂层的结合强度和涂层表截面硬度。方法 用正交试验法，对影响喷涂涂层结合强度和硬度的4个关键喷涂参数进行优化，分别得到喷涂粘结底层Ni-5Al和工作表层Al2O3-3%TiO2的最佳优化参数。结果 通过正交试验确定影响Ni-5Al涂层综合指标的因素由主到次是喷涂电流、喷涂距离、辅气流量、主气流量，最优水平数为2、3、2、1；影响Al2O3-3%TiO2涂层综合指标的因素由主到次是喷距、辅气流量、电流、主气流量，最优水平数为2、3、2、1。Ni-5Al涂层的最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离120 mm，喷涂电流520 A，主气流量42 L/min，辅气流量7.5 L/min。Al2O3-3%TiO2复合涂层最佳喷涂工艺参数为：喷涂距离90 mm，喷涂电流530 A，主气流量46 L/min，辅气流量7.8 L/min。最佳工艺下制备的Ni-5Al底层与基体的结合强度为25.2 MPa，Al2O3-3%TiO2复合涂层与Ni-5Al底层的结合强度为17.8 MPa，且其截面硬度在1000HV0.5以上。结论 对喷涂工艺参数进行优化可以得到质量高且稳定的Al2O3-3%TiO2复合喷涂涂层，与非最佳工艺参数喷涂涂层相比，各指标均有较大提高。     

面向工业设计的塑料表面铝涂层的结合强度

目的采用电弧喷涂方法在环氧树脂和ABS塑料表面喷涂铝涂层,研究涂层结合强度的影响因素。方法第一组试验是塑料表面喷砂后,喷涂铝涂层;第二组是塑料表面喷砂后,涂覆一层高强度环氧树脂结构胶,再喷涂铝涂层。选择喷涂气体压力、喷涂电流和喷涂距离三因素进行正交试验,采用粘结拉伸法测试结合强度,并用照相法测量铝液和环氧树脂塑料、Q235钢的接触角。结果本试验条件下,二种塑料电弧喷涂铝涂层结合强度的影响因素主次顺序为:空气压力喷涂电流喷涂距离。最优方案是:喷涂气体压力为0.7 MPa,喷涂电流为220 A,喷涂距离为160 mm。未涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度最大不超过3 MPa;涂覆高强度环氧树脂结构胶的涂层,结合强度达到近20 MPa。铝液和Q235钢的接触角是45°,和环氧树脂塑料的接触角是135°。结论环氧树脂和ABS塑料表面电弧喷涂铝涂层的结合强度低的主要原因是铝液和它们之间的润湿性差。涂覆高强度环氧树脂结构胶后,喷涂工艺参数对涂层的结合强度影响不明显,结合强度受控于环氧树脂结构胶的粘接作用,使涂层的结合强度显著提高。     

熔盐电解法渗铝的研究

在钢铁和高温合金上渗铝,可以大大提高这些材料抗高温氧化和热腐蚀的能力。目前工业上常用的渗铝方法有固体包装法和热浸法。固体包装法是将工件埋在含有铝铁合金粉和氧化铝粉的混合物中,加热到850°至1000℃,保温5至24小时而获得渗铝层。此法不需特殊技术,但要先制备铝铁合金,而装箱、进炉出炉,卸出工件劳动较多,因为连箱加热,渗铝速度慢,因之所需时间很长,为其缺点。热浸法是将工件浸于熔融铝浴中而获得渗铝层,速度较快且操作简便,但铁在铝液中有一定程度的腐蚀溶解,工件渗铝后表面常不均匀,有铝堆集,而且由于金属铝的蒸发和氧化,铝的损耗也较大,此外渗铝层脆性较大.需要进行渗后热处理,这些都是热浸法不足之处。 熔盐电解法渗铝是在坩埚(石墨或金属)中盛金属铝(可用铝屑),上面放1:1(分子比)的NaCl+KCl混合盐,另加少量冰晶石。坩埚和铝接为阳极,工件接为阴极。在惰性气氛保护下加热使盐熔化,然后通电流,铝作为阳极被熔盐腐蚀而生成铝离子,在阴极(工件)上沉积。由于工件不在铝浴中,故不被铝溶解,且受到阴极电流的保护作用,故不被熔盐腐蚀。铝上有熔盐复盖,蒸发和氧化均较小,故铝的损耗亦小。渗铝层较均匀,渗后不必另行热处理.沉积的铝量主要决定于电流密度与时间,服从法拉第定律,与温度无关.电流效率约在82约91％间,平均约85％。沉积的铝在高温下与底金属相互扩散而形成渗铝层,其厚度决定于温度、时间及电流密度。用电子探针分析、X-射线衔射分析及金相检查,得知纯铁上电解渗铝层最外表面有一薄层金属铝,往内为Al_3Fe、Al_5Fe_2、AlFe及AlFe_3。 钢铁经熔盐电解渗铝后,抗高温氧化性能大为提高。高温合金用此法渗铝后,抗热腐蚀性能亦显著改进。     

水热预处理对铝合金表面ZnAl-LDHs涂层防腐蚀性能的影响

目的提高表面ZnAl-LDHs涂层对铝合金的防腐蚀保护性能。方法首先将6061铝合金放入水热反应釜中,加入去离子水,在120℃温度下水热反应30 min。将经过水热预处理的铝合金分别放入50、80℃的0.005 mol/L的Zn(NO3)2溶液中浸泡4 h,在铝合金表面制备出ZnAl-LDHs涂层。利用XRD、SEM、EDS、EIS和极化曲线等技术,分析不同制备条件下,铝合金表面ZnAl-LDHs层的形貌、结构及其对铝合金的防腐蚀保护性能。结果水热预处理后,铝合金表面形成Al(OH)3和AlO(OH)混合层,在其上生长形成的ZnAl-LDHs涂层具有较优的层状结构、较高的结晶度和更加细小致密的纳米片。电化学阻抗和极化曲线的测试结果表明,表面ZnAl-LDHs层可以降低6061铝合金的腐蚀电流密度,提高腐蚀电位和电化学阻抗。水热预处理后的铝合金在80℃溶液中形成的ZnAl-LDHs层,其自腐蚀电流密度(J(corr))仅有0.018μA/cm^2,比未水热处理的铝合金上获得的ZnAl-LDHs层(0.101μA/cm^2)更低,在50℃溶液中形成的ZnAl-LDHs层也观察到相同的现象。结论通过水热预处理可在6061铝合金表面形成Al(OH)3和AlO(OH)混合层,将其作为ZnAl-LDHs层原位生长的前驱体,可以促进ZnAl-LDHs的结晶形核,提高其形核率,使ZnAl-LDHs层的纳米片更细小致密,从而使ZnAl-LDHs层对铝合金具有更好的防腐蚀保护性能。     

新型Ta-C涂层铣刀切削性能研究

目的研究Ta-C涂层刀具与普通类金刚石涂层刀具切削2A50铝合金时的性能对比。方法通过实验比较两刃、四刃Ta-C涂层铣刀和两刃、四刃普通类金刚石涂层铣刀,在干式切削条件下切削2A50铝合金的性能。通过相同切削条件下刀具切削距离的长短,比较刀具的使用寿命,并在显微镜下观察切屑的表面形貌,用表面粗糙度仪检测铝合金表面的粗糙度。结果两刃Ta-C涂层铣刀干式切削铝合金时的使用寿命最长,切削距离为116 m。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀加工工件的表面粗糙度总体呈上升趋势,两刃Ta-C涂层铣刀加工出来的工件表面质量较好,工件表面粗糙度均值为0.692μm。结论相同刀刃数量且结合力良好的涂层铣刀相比较,Ta-C涂层铣刀较普通类金刚石涂层铣刀加工出来的工件表面粗糙度平均值低,同种涂层加工得到的切屑表面微观形貌无明显差别。Ta-C涂层铣刀与普通类金刚石涂层铣刀切削铝合金时,抑制粘刀效果都十分明显,但Ta-C涂层铣刀效果更优。     

电流密度对海水淡化用铝合金微弧氧化陶瓷膜层耐蚀性的影响

在硅酸盐体系中研究了双极性脉冲电源的电流密度对6061铝合金微弧氧化的影响。结果表明,电流密度对膜层的生长、形貌及耐蚀性具有明显的影响;电流密度为15.0 A/dm2时,起弧时间最短为86 s,且膜层形貌均匀、致密,腐蚀电位E0和腐蚀电流密度Icorr分别达到-0.526 72 V和5.287×10-8A/cm2,表现出良好的耐蚀性能。用高浓度海水喷淋腐蚀试验表明来自海水中的Cl-阴离子只能进入MAO膜层的疏松表层,生成可溶性的Al-O-Cl络合物,造成表面出现大量"海绵絮状"孔洞,但Cl-、SO24-等阴离子无法进到膜层内部致密层,从而基体不被腐蚀。