低溫熔融鹽電鍍鋁和鋁錳合金的研究.pdf

1、鋁和鋁合金鍍層是一種理想的鋼鐵防護(hù)層，但鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低于氫，因此電鍍鋁的工作只能在不含水的環(huán)境中進(jìn)行，本文選用無(wú)機(jī)熔融鹽體系。通過(guò)系統(tǒng)研究無(wú)機(jī)熔融鹽的配方，最終選定摩爾比0.66:0.17:0.17的AlCl3-NaCl-KCl熔融鹽進(jìn)行低溫下Al和Al-Mn合金的電鍍。采用直流電鍍法在鐵片基體上獲得了電鍍鋁層，并研究了表面活性劑四甲基氯化銨(TMA)的加入對(duì)熔融鹽中鋁沉積的影響；往熔融鹽中添加一定量的無(wú)水MnCl2，得到了Al-M

2、n合金鍍層；為優(yōu)化鍍層性能，采用雙脈沖電流電鍍法進(jìn)行Al和Al-Mn合金的電鍍。 利用掃描電鏡、金相顯微鏡、X-射線衍射、EDS能譜測(cè)試和極化曲線測(cè)試對(duì)所得Al和Al-Mn合金鍍層的形貌、組成結(jié)構(gòu)及耐蝕性進(jìn)行了分析，并用循環(huán)伏安法初步探討了AlCl3-NaCl-KCl熔融鹽中Al和Al-Mn合金的電沉積機(jī)理。 結(jié)果表明：電沉積鋁層的表面形貌與電流密度大小相關(guān)，電流密度25mA/cm2時(shí)，所得鋁晶粒為針狀；電流密度60mA

3、/cm2時(shí)，所得鋁晶粒既有針狀也有球形；電流密度增至100mA/cm2時(shí)，所得鋁晶粒呈球形。在實(shí)驗(yàn)選用的各電流密度下，熔融鹽中所得的鋁鍍層都在(200)面產(chǎn)生較強(qiáng)的擇優(yōu)取向，隨著電流密度的增大，(200)面擇優(yōu)取向趨勢(shì)減弱。循環(huán)伏安結(jié)果顯示，沉積鋁源于Al2Cl7-的還原，還原峰電位為-0.23V，陽(yáng)極區(qū)0.15V處的峰對(duì)應(yīng)著鐵片基體上沉積Al的溶解。 熔融鹽中添加表面活性劑TMA，能有效抑制電沉積中鋁枝晶的生成，并細(xì)化沉積鋁晶

4、粒；加入TMA后，鋁鍍層(200)面擇優(yōu)取向被破壞，呈無(wú)序取向。循環(huán)伏安圖上出現(xiàn)交叉回環(huán)，說(shuō)明添加TMA后，鋁的電沉積過(guò)程中發(fā)生了晶核的形成過(guò)程。 Al-Mn合金鍍層的表面形貌和相結(jié)構(gòu)與鍍層中的Mn含量有關(guān)；隨著鍍層中Mn含量的增加，鍍層依次為面心立方結(jié)構(gòu)鋁、Mn溶于立方結(jié)構(gòu)鋁的固溶體、單一非晶態(tài)的AI-Mn合金、非晶態(tài)合金和面心立方結(jié)構(gòu)Al8Mn5的混合結(jié)構(gòu)，其中Mn含量20.84％～29.74％的鍍層具有單一的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；雙

5、脈沖電流對(duì)提高Al和Al-Mn合金鍍層質(zhì)量效果明顯，雙脈沖鍍層更致密，表面更平整；雙脈沖電流有利于Mn的沉積，熔融鹽中Mn2+濃度一定時(shí)，所得合金鍍層中的Mn含量更高；加入無(wú)水MnCl2后，循環(huán)伏安圖上出現(xiàn)交叉回環(huán)，反應(yīng)不可逆程度增加，有利于電鍍的進(jìn)行。 AlCl3-NaCl-KCl熔融鹽中所得純鋁鍍層的點(diǎn)腐蝕電位為-0.68V，添加1.0％TMA后，所得鋁鍍層的點(diǎn)腐蝕電位為-0.56V，雙脈沖鋁鍍層的點(diǎn)腐蝕電位為-0.53V。直流Al