AlCl3—NaCl熔盐电镀铝及其耐蚀性

1 前言 电镀铝是金属材料表面保护的有效方法之一。电镀铝层具有良好的光泽性、反射性和耐蚀性,且电镀铝无毒、无氢脆,以镀铝代替镀锌和镀镉具有广泛的前景。铝的电沉积迄今还不能在水溶液中实现,只能藉助于金属—熔融盐电镀体系。本项工作以黄铜为基体材料,对AlCl_3—NaCl熔盐体     

熔盐电镀铝技术在钢铁材料腐蚀防护方面的研究现状

介绍了熔盐电镀铝技术的特点和分类,从无机熔盐体系和有机熔盐体系两大熔盐体系着手,综述了熔盐电镀铝技术在钢铁材料腐蚀防护方面的研究现状,包括主要技术参数和镀层的性能。对熔盐电镀铝技术的研究方向进行了展望。     

Q235钢表面熔盐电镀铝及其耐蚀性的研究

将Q235钢试样分别经150℃的AlCl3-NaCl-KCl熔盐和800℃的Al和NaCl-KCl熔盐处理后,可在试样表面获得电镀铝层。对电镀铝层的耐蚀性进行了研究,结果表明,无论是低温电镀还是高温电镀,电镀铝层的厚度都随电流密度的增大和电镀时间的延长而增加,镀层厚度和电镀时问的平方根呈线性关系,而且其耐蚀性得到显著的提高。     

低温熔盐体系铝电沉积

一些具有较大共轭π电子云的有机阳离子卤化物与三氯化铝的混合物,可在室温或低于室温下,保持稳定液态,并具有一定导电性和电化学窗口,用于铝的熔盐电镀,可获得满意的电流效率和理想的镀层。     

电镀电流密度对铝锰合金镀层耐蚀性的影响

目的提高钢铁材料的耐腐蚀性能。方法采用添加了质量分数1.0%MnCl2作为锰源的Al Cl3-NaCl-KCl熔盐体系,在电流密度分别为13.3、26.7、48.0、50.0、55.6 m A/cm~2的条件下在Q235钢表面进行电镀,测试了该熔盐体系中电镀过程的循环伏安曲线。采用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪(EDS)与扫描电子显微镜(SEM)对镀层表面与横剖面进行检测,并在1.0 mol/L NaCl溶液中,用电化学工作站对镀层进行了动电位极化曲线测试。结果电镀过程中Al与Mn存在共沉积现象,不同电镀电流密度条件下得到的Al-Mn合金镀层均为非晶态,镀层的剖面分析表明镀层均匀、界线清晰,成分为Al与Mn两种金属。电流密度较小时镀层平整光滑,达到48.0 m A/cm~2时,镀层中开始有胞状物质形成,且随电流密度的增大变得显著。平衡电位、线性极化电阻与腐蚀电流密度均随电镀电流密度先增大后减小,并且在电流密度为48.0m A/cm~2时达到最小腐蚀电流密度与最大线性极化电阻。结论 Al-Mn合金镀层为非晶态,电镀电流密度为48.0 m A/cm~2得到的镀层在1.0 mol/L NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性。     

电流密度对铝合金表面电镀Ni-SiC的影响

为了提高铝合金的耐腐蚀性能和耐磨性能,对ZL108铝合金表面电镀Ni-SiC复合层进行了试验研究,重点研究了电流密度对电镀沉积速度、镀层显微形貌、镀层中SiC含量和镀层耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,当电流密度为3.0 A/dm2时,电镀沉积速度最大,镀层显微组织均匀、致密,镀层中的SiC含量最多,镀层的耐腐蚀性能好。因而3.0 A/dm2是最佳电流密度。     

全板电镀电流密度分布的研究

介绍在印刷电路板全板电镀生产线上，对两种长宽比不同的电路板进行电镀试验；用取点切片显微分析的方法，研究电流密度的分布情况。分析影响板面镀层厚度均匀的因素，达到提高产品质量。     

无机熔盐中脉冲铝镀层的试验研究

在190℃的AlCl3-NaCl-KCl共融盐中,对321型不锈钢板进行脉冲镀铝和直流镀铝,在钢板上获得银白色铝镀层。X射线衍射结果表明,两种情况均得到面心立方结构的铝,但脉冲镀铝所得的铝晶粒较小。对镀铝层的性能测试分析,发现厚度同为10／μm的铝镀层,脉冲镀层的硬度比直流镀层的高HV65,且脉冲镀层在耐蚀性和与不锈钢基体的结合力上明显优于直流镀层的。     

铝在NaCl—AlAl3熔盐体系中的电化学沉积

采用循环伏安法研究了铝在融熔氯化钠－氯化铝体系中的阴极电化学沉积过程，在碱性熔体中阴极还原质点为ＡｌＣｌ４＾－，在酸性熔体中还原质点为Ａｌ２Ｃｌ＾７，而ＡｌＣｌ４＾－通过溶剂平衡反应来影响铝的沉积过程，Ａｌ２Ｃｌ７＾－的还原反应是准可逆的，反应机理复杂，可能是前置化学步骤或自催化反应。     

电流密度对铌表面熔盐脉冲电沉积渗硅的影响

采用熔盐脉冲电沉积法在纯铌表面渗硅,利用辉光放电光谱仪（GDOES）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）分析不同电流密度对渗硅层厚度、成分、组织及相结构的影响,并对渗硅层的抗氧化性进行了研究。结果表明,渗硅层厚度随电流密度的增大而增加,超过100 mA/cm2厚度增加缓慢。渗硅层晶粒随电流密度的增加由粗大变得细小。渗层与基体结合紧密,渗层组织较均匀整齐,致密无孔洞。渗硅层由单相NbSi2组成,在（110）和（200）晶面上择优生长。NbSi2渗层提高了纯铌的抗氧化性。     

CsCl对NaCl-KCl-CsCl熔盐物理性质及铌涂层电沉积行为的影响

因其优异的综合理化性能,铌（Nb）被广泛应用于航空航天、核能和超导领域。其涂层制备方法中,熔盐电沉积技术沉积速率快、阴极电流效率高、绕镀性好,有望实现大规模工业化生产和应用。当前广泛使用的氟化物支持电解质体系毒性大、环保性差,亟待开展更环保的全氯化物支持电解质体系的开发工作。为实现支持电解质熔盐物性的调控和络合离子的稳定化,本文在NaCl-KCl体系中添加CsCl,制备全氯化物支持电解质体系,研究CsCl对支持电解质熔盐物理性质及Nb涂层电沉积行为的影响。结果表明,NaCl-KCl-CsCl三元混合熔盐的共晶温度约为485℃,随CsCl含量增加,熔盐的初晶温度先降低后增大,密度增大,电导率和表面张力减小。CsCl通过改变熔盐的初晶温度和电导率影响熔盐中离子的传质速度,进而影响电沉积Nb涂层的表面质量,其优选含量约为60wt.%。CsCl的添加可使熔盐中含氧络合离子NbOF63-的还原电位负于NbF72-,有助于获得不含氧杂质的Nb涂层。     

Na2WO4-WO3-ZnO体系熔盐镀钨

对Ｎａ２ＷＯ４－ＷＯ３－ＺｎＯ体系熔盐镀钨工艺进行了详细研究,得到了获得金属钨镀层的工艺条件。结果表明：在空气气氛中,当氧化钨的浓度为１５％～３０％时,于８５０～９５０℃能得到金属钨镀层且镀层表面平整;当其它条件都相同时,在铜基体上获得钨镀层比钼基体上所需的温度略高一些;扫描电镜照片显示钨镀层与钼基体之间有明显分界面,元素线扫描结果证实镀层与钼基体间扩展层厚度仅为２．５μｍ,基本不形成扩散层;不同     

Electrochemical co-deposition of magnesium based alloy from molten salts

Magnesium based alloys with aluminum and zinc were obtained through electrochemical co-deposition from LiCl-NaCl-MgCl2 melt. The possibility of electrochemical co-deposition was discussed in detail by electro-analytical methods including cyclic voltametry, square wave voltametry, and chronopotentiometry. The co-deposition happens when the concentration of aluminum and zinc ions is kept at low value and the current density is high enough. The components of alloy elements can be controlled by fixing the components of the feeding salts. A laboratory experiment of the preparation by step-current co-deposition was also performed and certain compositions of the Mg-Al, and Mg-Zn were obtained. The alloys obtained from the co-deposition show a typical as-cast microstructure. The best conditions of electrolysis such as temperature, amount of addition and mode of feeding were discussed in detail.     

304不锈钢基体上无机熔融盐电镀铝研究

在AlCl3-NaCl-KCl三元无机熔融盐体系中研究了304不锈钢基体上熔融盐电镀铝的可能性,并对镀层的形貌和成分进行了分析.结果表明,304不锈钢基体可以通过无机熔融盐电镀的方法获得铝镀层.经X射线能谱分析得出,镀层的铝元素的原子百分比可达98.9%.镀铝层形貌随电流密度变化较为明显,当电流密度较低时,铝镀层呈不均匀的薄片状,随电流密度的增大,铝镀层逐渐呈粒状.     

电解废旧铝合金回收铝的电流效率(英文)

研究在AlC13-NaCl熔融盐体系中进行电精炼废旧铝合金回收金属铝。以铝合金为阳极,通过直流电沉积在铜阴极上得到铝涂层。在170°C、电流密度100 mA/cm2下电解4 h,得到的沉积物铝的纯度大约为99.7%,电流效率为44%~64%,每千克铝消耗电能3~9 kW·h。探讨阴极电流密度、电解质成分和电解时间及温度等对铝沉积电流效率的影响。结果表明:在AlCl3和NaCl摩尔比为1.3~1.9时,AlCl3和NaCl摩尔比对电流效率的影响很小,升高电解温度有利于提高电流效率;但是延长电解时间或增大电流密度会导致电流效率降低。电流效率的降低主要是由于沉积的铝呈现枝状晶或粉化而易从阴极上脱落到电解质中所致。     

铝熔体中夹杂物的电磁分离

根据电磁分离铝熔体中的非金属夹杂物数值模拟结果,设计并制作了电磁感应线圈和分离器。感应线圈的设计参数为长度250mm,长度方向匝数为125匝,高度100mm;高度方向的匝数为2匝,宽度为100mm,宽度方向的匝数为2匝,两线圈距离为40mm。分离器内腔尺寸为80mm×20mm×80mm,分离通道尺寸为37.5m×20mm×80mm。研究了铝熔体温度、时间和线圈电流对分离铝熔体中非金属夹杂物的影响,结果表明,当铝熔体温度为740℃,分离时间为3min以上,线圈通入20A电流时,电磁分离夹杂物的效果较好。     

水对AlCl3-BMIC离子液体电沉积铝的影响

采用循环伏安和线性扫描伏安法研究水对摩尔比为2:1的AlCl3-BMIC离子液体电化学性质的影响。结果表明:随着含水量的增加,铝的还原峰电流密度减小,阴极和阳极极化过电位增加,槽电压不断升高。当离子液体含水量低于1.39 mol/L时,电流效率稳定在94%~95%;继续增加含水量到1.67 mol/L时,电流效率从94%下降到64.7%。当离子液体含水量低于1.39 mol/L时,沉积层变得更致密;当含水量增加到1.67 mol/L时,沉积层变得疏松。离子液体含水量为1.39 mol/L时,铝的纯度超过99.9%。     

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。