Al--Mg合金薄膜常溫電沉積.pdf

1、鋁鎂合金具有質(zhì)輕以及抗腐蝕性能，憑借其優(yōu)良的性質(zhì)正在受到廣泛的關(guān)注，它是一種理想的構(gòu)件防護層，同時還是一種優(yōu)良的儲氫材料。目前Al-Mg合金的制備方法主要有對摻法、機械合金化法以及電解法，但是這些方法或多或少都存在著一定的局限性，特別是制備具有特殊性能的Al-Mg儲氫薄膜材料。由于電解法制備Al-Mg合金具有產(chǎn)品純度高、質(zhì)量均勻的特點而被廣泛應(yīng)用于材料制備。
　　本文選擇用C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgX2(

2、X=Cl、Br)作為電解液進行電沉積制備Al-Mg合金，研究在有機體系中電沉積制備Al-Mg合金的相關(guān)電化學行為及反應(yīng)機理，確定電沉積制備Al-Mg合金的較優(yōu)工藝參數(shù)，并通過SEM、EDS、XRD和XPS對電沉積產(chǎn)物進行表征。
　　以鉑絲為工作電極，鋁絲為參比電極，掃描速率為0.01V/s的循環(huán)伏安測試研究表明:C4H8O-C6H6-LiAlH4空白有機溶劑體系中，在-0.76V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即Al3++3e-→Al;C4H

3、8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3體系中，在-0.36V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即AlHCl2+3e-→H-+2Cl-+Al;C4H8O-C6H6-LiAlH4-MgCl2體系中，在-0.54V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即Mg(AlH4)2+8e-→Mg+2Al+8e-;C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgCl2體系中，在-0.45V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即Mg(AlH4)2+8e-→Mg+2Al+8e-;C4H8O-C6H6

4、-LiAlH4-MgBr2體系中，在-0.62V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即Mg(AlH4)2+8e-→ Mg+2Al+8e-;C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgBr2體系中，在-0.48V處開始發(fā)生還原反應(yīng)，即Mg(AlH4)2+8e-→Mg+2Al+8e-，在-0.82V處發(fā)生了新的還原反應(yīng)，即MgAl2Cl8+8e-→ Mg+2Al+8Cl-。C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgX2(X=Cl、Br)體

5、系在陰極上發(fā)生的反應(yīng)是Al和Mg一步共沉積過程。
　　以鉑絲為工作電極，在C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgCl2體系進行計時電位掃描，在-0.5V出現(xiàn)了一個平臺，是鋁鎂合金的共沉積位置;C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgBr2體系計時電位曲線分別在-0.85V和-0.45V處出現(xiàn)了兩個平臺，這對應(yīng)的是兩種電化學活性物質(zhì)的放電過程，這與循環(huán)伏安曲線分別在-0.48V和-0.82V出現(xiàn)還原反應(yīng)相對

6、應(yīng)。C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgX2(X=Cl、Br)體系電沉積制備Al-Mg合金的沉積過程不是完全可逆、且受擴散控制的瞬時成核過程。
　　以Cu為基體，在C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgCl2電解液體系中進行電沉積，Al-Mg合金電沉積層的較優(yōu)電流密度為20mA/cm2～23mA/cm2、較佳工藝時間介于2700s～5400s之間，并且需要電解液中氯化鎂的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)大于2.6％;在C4

7、H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgBr2體系中，Al-Mg合金電沉積層的較優(yōu)電流密度為15mA/cm2～21 mA/cm2、較佳工藝時間介于3600s～5400s之間。
　　通過SEM、EDS和XPS對電沉積產(chǎn)物進行表征。SEM檢測分析可知，沉積顆粒的尺寸和電沉積層的粗糙度會隨著電流密度的變大而變大。經(jīng)過EDS檢測，確定了鍍層中含有鋁元素和鎂元素。C4H8O-C6H6-LiAlH4-AlCl3-MgCl2體系電沉積得