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    鋁的電鍍技術研究


    鋁的電鍍技術研究
        鋁是地殼中含量最多的一種金屬元素,占7.5%(質量分數)。它不僅具有金屬光澤、耐腐蝕等性能,而且質輕、無毒、導熱、導電,用鋁或鋁合金制成各種金屬材料的表面鍍層,可獲得耐蝕、美觀,且具有優良力學性能的復合材料。然而鋁是一種非常活潑的金屬,其標準電極電位為-1.66V,比氫還負,因此鋁的電沉積不能在鋁鹽的水溶液中實現,而只能在非水溶液中進行。國內外對非水溶液電鍍鋁進行了大量的研究,并已開發出兩大基本體系:有機溶劑體系和熔鹽體系,熔鹽體系又分為無機熔鹽體系和有機熔鹽體系。本文將對這兩種體系進行綜述。
      有機溶劑體系
      電鍍鋁的研究最初是在有機溶劑體系中進行的,該體系應用最早、工藝也相對成熟,但缺點是鍍液配制復雜、性能不穩定,有機溶劑易揮發、易燃、有刺激性氣味和毒性。
      幾種有機溶劑體系
      已經開發出有代表性的電鍍鋁有機溶劑配方有:氯化鋁-LiH-乙醚、三乙基鋁(TEA)-NaF-甲苯、氯化鋁-四氫鋁鋰(LiAlH4)-四氫呋喃(THF)、氯化鋁-正丁胺-二乙醚、AlBr3-烷基苯類溶劑(如甲苯、乙苯,二甲苯)。
      在氯化鋁-LiH-乙醚體系中,理想的配方組成為1L乙醚溶劑鍍液中AlCl3:2mol~3mol,LiH:0.5mol~l.0mol,操作溫度為室溫。當電流密度為2A/dm2~5A/dm2時,可以25μm/h~50μm/h的沉積速度獲得0.5mm~0.75mm的鍍層。在這組配方中LiH充當添加劑的作用,有助于改善鍍液的導電性。
      D.R.Dotzer對化學組成為2mol三乙基鋁+lmolNaF+3.35mol甲苯的三乙基鋁-NaF-甲苯體系進行了研究。在80℃~95℃,電流密度為0.5A/dm2~5A/dm2下,鋁鍍層的平均沉積速度為10μm/h~20μm/h。電解液的比電導對鍍層質量影響很大,其值主要取決于NaF與TEM的比值、甲苯的量和溫度。
      T.Daenen等利用氯化鋁-四氫鋁鋰-四氫呋喃組成的電鍍液在室溫獲得了致密、光澤好、附著性好的鋁層。電流密度為1A/dm2時的對應沉積速度為12.4μm/h。施鍍過程中LiA1C14和A1HCl2兩種化合物起著關鍵作用,它們的比值越大,得到的鍍層質量越好,沉積速率也越大。
      I.A.Mercies和D.B.Salt在電流密度為3.54A/dm2,溫度為20℃時,電解由氯化鋁一正丁胺二乙醚(氯化鋁:36.7wt%,正丁胺:12.28wt%,二乙醚51.02wt%)組成的電解液獲得了至少0.004mm厚的鋁鍍層。獲得好鍍層的關鍵是使用高純度的無水AlCl3。
      對于A1Br3-烷基苯類溶劑體系〔5~7〕,效果最好的是A1Br3-甲苯-乙苯,典型配方按質量比2:1:1組成,采用這種配方,G.A.Capuano等在電流密度為4A/dm2時獲得了色彩明亮,附著力強、致密的鋁。
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