鎂在季銨鹽類離子液中電沉積鋁的研究.pdf

1、本文以季銨鹽類離子液體為電解質(zhì)，通過在室溫大氣環(huán)境下電沉積鋁的方法，在鎂基體表面電沉積鋁鍍層，達到對鎂基體腐蝕防護的目的。通過對離子液體的性質(zhì)分析、電鍍鋁可行性研究、電沉積機理探討、電參數(shù)的篩選，最后在經(jīng)過合適前處理的鎂基體上成功實現(xiàn)了鋁的電沉積。
　　 本文首先選用組成為摩爾比1:2:4的BTEAC(芐基三乙基氯化銨)-AlCl3-甲苯離子液體作為電沉積鋁的電解液。通過對鋁電沉積機理分析，離子液體價格、性質(zhì)的比較，在眾多離子液

2、體中初步選擇季銨鹽類離子液體作為電沉積的電解液。比較了BTMAC(芐基三甲基氯化銨)-AlCl3和BTEAC(芐基三乙基氯化銨)-AlCl3離子液體的電導率隨溫度的變化情況和自身的物化性質(zhì)，最終選擇摩爾比為1:2的BTEAC-AlCl3離子液體為研究電解液。考察了添加劑苯和甲苯對BTEAC-AlCl3電導率的影響，隨著稀釋劑苯和甲苯的增加，摩爾比為1:2的BTEAC-AlCl3離子液體的電導率都是先增大后減小的趨勢，綜合考慮靜置時間對電

3、解液電導率的影響以及添加劑的毒性，摩爾比為1:2:4的BTEAC-AlCl3-甲苯電解液更適合做電鍍鋁的電解液。
　　 在選擇上述電解液的基礎上，本文先以銅為基體對電沉積鋁的可行性進行了研究，結(jié)果表明在室溫大氣條件下上述離子液體中可以實現(xiàn)鋁的電沉積。通過循環(huán)伏安和計時電流測試表明，銅在電解液中的沉積過程為擴散控制的三維瞬時成核機理，其擴散系數(shù)D為10-7cm2/s及活性點的成核密度N為105/cm2。在室溫大氣條件下銅基體在摩爾

4、比為1:2:4的BTEAC-AlCl3-甲苯的電解液中，施鍍時間3小時到24小時，電鍍電壓從0.5V到2.0V，能得到銀白色有金屬光澤，顆粒大小為1μm左右，純度90％(w)以上，與基體結(jié)合緊密的鋁鍍層。
　　 在室溫大氣條件下所選擇的離子液體中，鎂基體經(jīng)過合適的前處理，在其表面最終獲得滿意的鋁鍍層。鎂基體經(jīng)過機械打磨后直接在摩爾比為1:2:4的BTEAC-AlCl3-甲苯的電解液中進行電鍍實驗，得到的鋁鍍層不完整、與基體結(jié)合力

5、差，通過電化學和EDS分析顯示：鎂在離子液體中的電化學行為與其在NaCl溶液中不同，表現(xiàn)出腐蝕-鈍化現(xiàn)象，基體表面的鈍化膜和空氣中的氧化膜夾雜在鋁鍍層與基體之間，使得鍍層與基體結(jié)合力差。隨后分別考察了HF、H3PO4和浸鍍鋅前處理能否改善鋁鍍層與鎂基體結(jié)合力差的狀況，通過鎂基體經(jīng)過不同前處理后電沉積鋁的宏觀照片對比分析，浸鍍鋅前處理更適合作為鎂電鍍鋁前處理。經(jīng)浸鍍鋅處理過的鎂基體，在電鍍電壓1.0V到2.0V，電鍍時間在6小時到12小時