關(guān)鍵詞：電鍍;鋁合金;熔鹽體系
電鍍作為表面處理的重要組成部分,已被廣泛應(yīng)用在了各個(gè)工業(yè)部門。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的迅速發(fā)展,單一鍍層已不能滿足人們的需要,因此具有許多單金屬不具備的優(yōu)異特性的合金電鍍開始受到關(guān)注。從18世紀(jì)40年代開始,有關(guān)電鍍合金方面的文獻(xiàn)資料就陸續(xù)發(fā)表了,貴金屬合金和銅鋅合金是最早得到的電鍍合金。之后伴隨著熔鹽電化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展,上世紀(jì)中葉開始,熔鹽電鍍成為一門新型工藝,現(xiàn)在也步入了合金電鍍的行列。目前在熔鹽中已研究的合金電鍍[1-9]有:Cu-L,iFe-Nd,Li-Pd,Nb-Sn,Ca-Li-K,Al-L,iAl-Cr,Al-Mn,Al-Co,Al-N,iAl-Ti等,其中研究最多,最具代表性的就是鋁合金的熔鹽電鍍。特別是美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家在這方面取得了很大的進(jìn)展,日本已進(jìn)入應(yīng)用試驗(yàn)階段,而我國(guó)目前在這方面僅處于初級(jí)階段。對(duì)電鍍鋁及合金的低溫研究大體分為兩種體系:一是研究在低溫熔鹽(尤其是有機(jī)熔鹽)中電沉積這些合金。例如從MEIC-AlCl3或AlCl3-BPC熔鹽中電沉積了Al-Cr,Al-Nb等合金。二是有些熔鹽常溫下的電導(dǎo)率較低,使用時(shí)溫度需要升高到100℃及以上,因此,研究150~200℃低溫熔鹽電沉積鋁合金也不少,例如在NaCl-AlCl3熔體中電沉積Al-Mn,Al-Nb,Al-N,iAl-Co。本文主要綜述低溫?zé)o機(jī)熔融鹽體系電鍍鋁合金的研究進(jìn)展。
1·無機(jī)熔鹽電鍍合金
鋁合金有優(yōu)異的抗腐性、裝飾性、可加工性且無毒無污染,是一種理想的防護(hù)層。但鋁的電極電位決定了鋁合金的電鍍不能用常規(guī)的水溶液。人們?cè)鴩L試了用真空鍍鋁和熱浸鍍鋁來獲得鋁鍍層,但真空鍍鋁的工藝設(shè)備較復(fù)雜,成本較高不適用于大眾產(chǎn)品;熱浸鍍鋁的高操作溫度不僅對(duì)鍍件材質(zhì)有影響,而且膜厚不好控制,鍍件易變形,從而使鍍件的性能得不到保證。出現(xiàn)較晚的熔鹽電鍍無疑顯示了巨大的應(yīng)用潛力。工藝設(shè)備要求簡(jiǎn)練,操作溫度低,熱應(yīng)力小,對(duì)基體材料無損傷;且熔鹽電鍍能夠克服某些金屬在水溶液中進(jìn)行電鍍時(shí)電流效率低,鍍層易有裂縫、微孔,產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕等弊端,鍍件性能優(yōu)良;可獲得熱熔法制得合金相圖上沒有的合金和性能優(yōu)異的非晶態(tài)合金。可見熔鹽電鍍有廣泛的應(yīng)用前景。
無機(jī)熔鹽體系方面主要是指金屬鹵化物的體系,另外還有氰化物溶劑體系和氧化物熔鹽。在60年代末Cook提出了一種稱作“Metalliding”的熔鹽電解滲金屬的方法,起初采用的熔融鹽是氟化物,后來人們?cè)诼然矬w系中經(jīng)電解獲得了滲鋁層。使用氯化物代替氟化物作電解質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)是無毒和價(jià)廉。經(jīng)常使用的無機(jī)熔融鹽溶劑有NaCl、KCl或二者的混合物。最早的氯化物熔鹽體系是NaCl-KC,l這類熔鹽的熔點(diǎn)約為800~1000℃,對(duì)設(shè)備條件要求很高。AlCl3-NaCl和AlCl3-NaCl-KCl熔鹽體系是近年來研究較多的無機(jī)熔融鹽體系,前者的使用溫度為180~250℃,后者可在較低溫度下使用。
當(dāng)然采用熔鹽電鍍也有不利的方面,比如一大部分熔鹽介質(zhì)溫度是很高的;如果選用易水解的氯化鋁做溶劑或溶質(zhì)時(shí),必須要有惰性氣體的保護(hù),這就需要更精密的儀器或更先進(jìn)的技術(shù)以確保熔鹽反應(yīng)過程的穩(wěn)定性。要求電解槽較高的耐腐蝕性。還有就是因?yàn)槿埯}電沉積通常為擴(kuò)散控制過程,很易獲得枝晶狀沉積物進(jìn)而影響整個(gè)電沉積過程。
1·1熔鹽電鍍的理論基礎(chǔ)
熔鹽電鍍時(shí),固體陰極表面上同時(shí)進(jìn)行著電化學(xué)過程和結(jié)晶,也不斷發(fā)生著電極表面的生長(zhǎng)和破壞?？梢远ㄐ缘恼J(rèn)為,只有電解質(zhì)中具備熱力學(xué)穩(wěn)定的、具有合適的絡(luò)合陰離子時(shí),金屬才以緊密狀態(tài)析出。如果絡(luò)合離子不穩(wěn)定,則從絡(luò)合物中分解出高濃度自由陽離子便會(huì)在陰極上還原,在陰極上沉積出樹枝狀晶體或粉末;如果絡(luò)合離子太穩(wěn)定,它的還原電位達(dá)到堿金屬的沉積電位,發(fā)生有液相或氣相的堿金屬與難熔金屬共沉淀的現(xiàn)象,可能生成顆粒狀的陰極產(chǎn)物或一層平坦的陰極粘泥。只有絡(luò)合陰離子的穩(wěn)定性適中時(shí),才可能直接被還原,沉積出性能好的沉積物。
對(duì)于鋁和常見二價(jià)化合物的合金,可由以下方程給出:
考慮到極化與去極化,鋁合金共沉積時(shí)沉積電位應(yīng)有以下關(guān)系:
共沉積的基本條件是兩種金屬離子的電沉積電位相等,但是一般合金的析出電位與其標(biāo)準(zhǔn)電極電位差別很大,并且影響因素較多,例如上面提到的離子的絡(luò)合狀態(tài),還有過電位及金屬離子放電時(shí)的互相影響等。因此,單依據(jù)金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位來預(yù)測(cè)能否發(fā)生合金的共電沉積有很大的局限性。200℃時(shí),Al3+在氯化物中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是2·097,而Ni2+在氯化物中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是1·282。理論上兩者很難實(shí)現(xiàn)共沉積,但試驗(yàn)表明鋁鎳是可以共電沉積出來的。為了實(shí)現(xiàn)共沉積,可以采用多種方法:a)改變離子濃度,這應(yīng)用于金屬電位相差不大的時(shí)候,通過降低電極電位較正的金屬離子濃度,或增大電極電位較負(fù)的金屬離子的濃度,從而使它們的析出電位互相接近,達(dá)到共沉積目的。b)加絡(luò)合劑,這需要選擇合適的絡(luò)合劑,不僅可以有效的使金屬離子的平衡電位向負(fù)方向移動(dòng),還能增加陰極極化。c)加添加劑,添加劑對(duì)金屬離子的平衡電位影響不大,主要是影響金屬的極化,這是因?yàn)樘砑觿┰陉帢O表面會(huì)被吸附或能形成表面絡(luò)合物,對(duì)陰極的反應(yīng)有明顯的阻化作用。這種阻化作用是有選擇性的,一種添加劑只對(duì)特定金屬的電沉積有作用,所以也需要選擇適宜的添加劑。
1·2影響鍍層性能的因素
(1)熔鹽純度
熔鹽的純度是得到良好鍍層的至關(guān)重要的因素。通常應(yīng)用的氟化物鹽,氯化物鹽等常含有氧化物,碳化物等。如果在熔鹽中有氧化物或氫氧化物,則沉積出的金屬鍍層會(huì)硬且脆。在氮?dú)夥諊码婂?由于氮?dú)獾娜芙庖矔?huì)對(duì)鍍層不利,例如在典型的鍍鈮件中,鍍層中含有0·39%O,0·003%H和0·001%N時(shí),其硬度為93DPH;含0·021%O,0·0005%H和0·0005%N時(shí),其硬度為70DPH。像AlCl3、KCl這樣的鹽還極易吸水,所以在電鍍前必須先將這些雜質(zhì)去掉,也就是熔融鹽的純化(凈化)。一般情況下,凈化的過程要同時(shí)用到物理方法和化學(xué)方法。氯化物由于其較強(qiáng)的吸水性,要經(jīng)過真空處理,通氯氣,通氯化氫氣,預(yù)電解等凈化處理。
(2)電鍍溫度
在合金電鍍時(shí),升高溫度加快了離子遷移和擴(kuò)散速度,從而使陰極擴(kuò)散層內(nèi)金屬離子濃度升高,促進(jìn)了較正性金屬先沉積,從而使鍍層中較正金屬相對(duì)含量增加。同時(shí),溫度升高極化降低,但對(duì)不同金屬影響程度不同,即析出電勢(shì)向正方向移動(dòng)的數(shù)值不一定,這樣就有可能使兩種金屬的析出電勢(shì)相接近,有利于合金的共沉積。當(dāng)然,不同的熔鹽體系有不同的適宜溫度,電鍍過程都有一段適宜的溫度范圍。一般說來,溫度的底限取決于熔融鹽的熔點(diǎn),最高溫度則是一個(gè)臨界溫度。當(dāng)溫度超過臨界點(diǎn)時(shí),鍍層的品質(zhì)就會(huì)下降,例如,高溫可能導(dǎo)致絡(luò)合物分解,從而使沉積物與基體的粘結(jié)性快速變差;熔鹽的蒸汽壓也會(huì)隨溫度的升高而增大,這就導(dǎo)致熔鹽的揮發(fā)損失增大;另外,溫度升高也會(huì)使電流效率降低。但溫度也不能太低,溫度太低了,熔融鹽的粘度較大,不利于電鍍的進(jìn)行。所以要確定一個(gè)最佳溫度,就要考慮到溫度對(duì)體系所有物理化學(xué)性質(zhì)的影響,最終通過試驗(yàn)來確定。
(3)電流密度
電流密度太低或太高都會(huì)導(dǎo)致電鍍不成功或鍍層質(zhì)量達(dá)不到要求。對(duì)于我們通常研究的受擴(kuò)散控制的金屬共沉積過程來說,一般較貴金屬的沉積速度更接近電流密度上限,電流相對(duì)變化對(duì)其沉積速度影響不大,而對(duì)較活潑的金屬的沉積速度影響顯著,因此提高電流密度有助于較活潑金屬在鍍層中含量的增加。體系的高限電流密度隨著溫度和被沉積金屬離子濃度的增大而增大。此外,電流密度的大小也會(huì)影響沉積物結(jié)晶體晶粒的粗細(xì),這也是判斷鍍層特性的一重要指標(biāo)。只有選擇合適的電流密度,才能確保鍍層的質(zhì)量。
2·熔鹽電鍍鋁合金
2·1熔鹽電鍍Al-Cr合金
目前研究的Al-Cr合金鍍層,從無機(jī)熔鹽到有機(jī)熔鹽都取得了良好的鍍覆結(jié)果。T·P·Moffat分別從電鍍溫度為175℃的2AlCl3-NaCl熔鹽體系和室溫下的2AlCl3-TMPAC(氯化三甲基苯胺)熔鹽體系中成功制得鋁鉻合金鍍層。在AlCl3-NaCl熔鹽體系中得到的合金鍍層,在高過電位下是兩相組成:fcc和金屬玻璃。Cr原子分?jǐn)?shù)為11%~14%時(shí)fcc的晶格參數(shù)a=0·4047nm;當(dāng)鍍層中含有25%Cr時(shí)是單一的金屬玻璃相。從AlCl3-TMPAC熔鹽體系電鍍得到的Al-Cr合金鍍層的表面非常光滑,具有光亮的金屬色,且結(jié)合力很好,觀察微觀結(jié)構(gòu)會(huì)看到有根瘤狀物。但是從AlCl3-NaCl熔鹽體系中電鍍得到的Al-Cr合金的組成為Al59Cr41,合金鍍層表面呈烏灰色,有的部分表面粗糙。Muhannad Rostom Ali等則在AlCl3-BPC(氯化-丁烷吡啶嗡)熔鹽體系中,在室溫,0·1~0·3mol/L的CrCl2濃度,5~35A/m2,-0·1~-0·45V的電鍍電位下獲得8μm后的合金鍍層。當(dāng)鍍層中Cr原子分?jǐn)?shù)大于41%時(shí),鍍層就不再是單相了,這時(shí)由Al和Al-Cr金屬間化合物(Cr4Al9,Cr5Al8,CrAl3,Cr9Al17)組成。用EPMA分析鍍層表面,鉻與鋁的平均原子比為54:56,X-射線分布顯微攝影表明鍍層中兩金屬是均勻分布的。
對(duì)鍍層的性能檢測(cè):在0·15mol/L的磷酸溶液和0·1mol/L的硫酸溶液中,鉻鈍化膜的超鈍化溶解分別接近0·75V和0·9V。合金鍍層中鉻原子分?jǐn)?shù)只要有5%~7%就可以形成與鉻相同的鈍化膜,可見在鋁合金中加入鉻會(huì)抑制鈍化膜的溶解。對(duì)含鉻20%~50%的合金鍍層在600℃~800℃高溫下分別加熱氧化4,6,8,16h,保持空氣流速150cm3/min,氧化品的質(zhì)量增加是溫度和時(shí)間的函數(shù),與普通不銹鋼相比,Al-Cr合金鍍層的質(zhì)量增加很小,足以說明Al-Cr合金鍍層優(yōu)異的耐高溫氧化性。很薄的一層Al-Cr膜就可以保護(hù)鋼材不受高溫氧化,Al-Cr合金鍍層降低了沉積層與鋼材界面的氧分壓。
2·2熔鹽電鍍Al-Ni合金
熔鹽電鍍Al-Ni合金是研究過渡金屬元素與Al形成共沉積合金中的一種,Al-Ni合金鍍層無毒無污染,有望代替Cr鍍層。形成的Al-Ni系金屬化合物由于具有許多優(yōu)異的性能,使得Al-Ni合金在工程技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。Ni的加入大大提高了Al的耐腐蝕性和強(qiáng)度。早期由美國(guó)的T·P·Moffat等人從2AlCl3-NaCl熔鹽體系中,以150℃的電鍍溫度電沉積出Al-Ni合金,其中熔鹽中Ni(Ⅱ)的濃度為0·17mol/L,電鍍電壓不高于0·60V。WillianR·Pitner等從33·3%~66·7%(摩爾百分比)的AlCl3-MEIC(氯化-1-甲基-3-乙基吡啶嗡鹽)熔鹽體系中電鍍得出Al-Ni合金鍍層,其中Ni(Ⅱ)在熔鹽中的含量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),電鍍溫度選擇在了40℃,并且用到了苯作助溶劑。
Al-Ni合金的沉積層中Al的含量與沉積電壓大小成線性關(guān)系,隨沉積電壓的升高而減小,且比理論值要低。另外,沉積層中Al的含量與電流密度沒有線性關(guān)系,只是大體趨勢(shì)上隨電流密度的增大而增大。合金的組成與熔鹽中Ni(Ⅱ)的濃度沒有關(guān)系。當(dāng)電壓低于0·60V時(shí)就形成Ni1-xAlx合金層,電壓在0~0·6V之間時(shí),合金的組成是電壓的函數(shù)。在0·30V的電壓條件下得到的合金鍍層組成為Ni85Al15是單一的fcc結(jié)構(gòu),晶格參數(shù)為0·356nm。鍍層結(jié)構(gòu)緊密,顆粒均勻,針狀表面形貌且含有根瘤狀體,尺寸從10~30μm。在0·0V電壓下得到的合金只是很均勻的黑色粉末,結(jié)合力較差。特別在室溫條件下當(dāng)沉積層中含15%的Al時(shí)為兩相平衡結(jié)構(gòu),由金屬間化合物Ni3Alfcc和NiAl的有序混合而成[25]。這兩種結(jié)構(gòu)是具有最低能量的結(jié)構(gòu),是Al-Ni系金屬化合物中最具代表性的兩種。Ni3Al具有高溫抗氧化性和抗燒蝕性,耐磨性和抗氣蝕性等良好的特殊性能,單晶Ni3Al具有良好的塑性。NiAl耐高溫,密度低,導(dǎo)熱系數(shù)高,具有優(yōu)異的抗氧化性能,是理想的航空、航天用高溫鍍層材料。
Muhannad Rostom Ali等在AlCl3-BPC(氯化-丁烷吡啶嗡)熔鹽體系中成功電沉積出明亮光滑的Ni3Al合金鍍層,其中AlCl3-BPC-NiCl2的摩爾比為6·14:3·07:0·09;試驗(yàn)溫度選擇80℃,電流效率高達(dá)98%。試驗(yàn)表明Ni從熔鹽體系中是通過在晶體生長(zhǎng)初期的瞬時(shí)成核機(jī)制電沉積在陰極基體上的;由于控制電流和控制電位影響鍍層形成的多個(gè)階段,所以很難通過控制電流和電位的方法制得單相Ni3Al合金鍍層。另外,試驗(yàn)的Tafel斜率(42mV/dec)和二價(jià)Ni離子的傳遞系數(shù)(1·5)表明過程的限速步驟是陽離子向陰極擴(kuò)散的過程。孫淑萍等人在AlCl3-NaC-KCl熔鹽體系中得到了Al-Ni合金鍍層。在熔鹽組成為AlCl360~62%(mol),NaC:lKCl為1:1(mol),電鍍溫度150℃,陰極電流密度是20~80mA/cm2的條件下獲得了致密均勻的合金鍍層。沉積電壓范圍是1·5~3V,鍍層厚度通常為15~20μm。試驗(yàn)表明當(dāng)鍍層中Ni含量較低時(shí)鍍層表面呈現(xiàn)菜花狀,隨著Ni含量的增加花狀逐漸消失,并出現(xiàn)普通合金鍍層所特有的單個(gè)或長(zhǎng)串的瘤節(jié)狀凸起物?？傮w來說合金鍍層中含Ni量不高,可能是因?yàn)镹iCl2在AlCl3-NaCl-KCl熔鹽體系中的溶解度不高的原因。當(dāng)鍍層中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2·5%時(shí)Al相是主要的,伴隨著鍍層中Ni的增加,Ni1·1Al0·9合金相增加。Al-Ni合金鍍層的耐蝕性和硬度隨鍍層中Ni含量的增加而增強(qiáng);試驗(yàn)的循環(huán)伏安曲線表明Al-Ni合金是共沉積的,Ni的加入使鋁更易析出,合金析出較快,成核后晶胞迅速長(zhǎng)大成晶體,這降低了鍍層的耐蝕性。
3·熔鹽電鍍鋁合金的發(fā)展和前景
鋁合金鍍層具有鋁廉價(jià),低密度,易形成鈍化膜等優(yōu)點(diǎn),普遍具有耐蝕性。部分鋁合金鍍層具有金屬玻璃結(jié)構(gòu),從而具有美觀的鏡面光滑外表,進(jìn)而不再需要其他處理就可應(yīng)用于儀器、儀表的表面。不同的鋁合金又各有其特殊功能,例如鋁鈷合金鍍層具有記憶作用的磁性;鋁鈮合金鍍層的超導(dǎo)性等。如今無機(jī)熔鹽電鍍鋁合金尚屬新型工藝,其電鍍理論,技術(shù)條件,形成機(jī)理及應(yīng)用等方面還有待于進(jìn)一步研究開發(fā),對(duì)研究較多的二元鋁合金可以考慮加入不同添加劑,或加入第三元素改善鍍層性能。熔鹽電鍍鋁合金的研究開發(fā)潛力很大,既可以豐富我們的熔鹽電鍍理論,又可以發(fā)展表面加工技術(shù)的應(yīng)用。
低 溫 熔 鹽 電鍍 鋁 錳 合 金 的 研 究 張 萬 靈 。劉 建 容 ，過 家 駒 ，郭 乃 名 １ 武漢鋼鐵 （ 團(tuán)） 司技術(shù) 中心 ，湖北 武漢 ４ ０ ８ ；２ 北京科技 大學(xué) ，北 京 １０ ８ ） （． 集 公 ３０ ０ ． ０ ０ ３ 〔摘 且能 抗 高溫腐 蝕 ， 由于其在 水溶 液 中的 還 原 電位 低 于氫 ， 而鋁鍍 層 要 〕 鋁 對(duì) 于鋼 具有 陰極保 護(hù) 作 用 ， 但 因 其 對(duì)低 碳 鋼 在 Ａ Ｃ Ｎ Ｃ 熔 鹽 中 電鍍 鋁錳 合 金 的工 藝及 不能從 水 溶液 中制備 ， 應(yīng) 用 受到 了限制 。采 用 熔鹽 電鍍 法 ， １１一 ａ １ 性 本 光 致 與碳鋼 基體 附著 良好 的合金 鍍層 ； 層 的 鍍層 組 織結(jié)構(gòu) 、 能進(jìn)行 了研 究。結(jié) 果表 明 ： 工 藝可獲 得平 滑 、 亮 、 密 ， 鍍 錳 含 量 隨熔 鹽 中錳 含 量 的增加 而增 加 ， ０ ０％ 鍍 大 １ 當(dāng)錳含 量在 １ ％ ～３ 時(shí)， 層 為鋁 固溶體 與非 晶 態(tài) 的混 合 相 ， 于 ３ ％ 時(shí) ， 混合 相 到非 晶 態(tài)相 的轉(zhuǎn)換 點(diǎn)在 ３ ％ ～３ ％ ； 層 由微 米級(jí) 的球 狀物 堆 砌 而 成 ， ３ ａ １ 為非 晶 態(tài)相 ， ０ １ 鍍 在 ％Ｎ Ｃ 溶液 中具有 優(yōu) 其 ／０ 良的耐 蝕性 ， 平均 腐蝕 率僅 是熱 鍍鋅 層 的 １ １ 。 〔 關(guān)鍵 詞 〕 電鍍 ；鋁錳 合金 鍍層 ；低 溫熔 鹽 ；腐 蝕 〔 Ｑ５ ， ９ 中圖分 類號(hào) 〕 Ｔ １３ １ 〔文獻(xiàn) 標(biāo)識(shí) 碼 〕 Ａ 文 ０ １ ５０ ２０ ）０— ０６— ３ 〔 章編 號(hào) 〕 １０ —１６ （０４ １ ００ ０?。铡?刖 昌 組織 結(jié)構(gòu) 檢測(cè) 分 析 。 面 的熔 鹽 。干燥 后 進(jìn)行 鍍層 性 能 、 鍍層 具有 機(jī)械 隔離 作 用 、 電化 學(xué) 陰極 保 護(hù)作 用 ， 能有 效 ． 鍍 １ ２ 鍍 液 、 層 分 析 極大 地 延長(zhǎng) 其 使用 壽 命 ，地提 高基 體材 料 的耐蝕 能 力 ， 因而 Ｃ 鍍 液 中錳 含量 采用 Ｉ Ｐ分光 光度 分 析 法分 析 。用 電 子 作 為 一種 有效 的手 段 它 被 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 金 屬 防腐 蝕 之 中。 探 針 二次 電 子 像 測(cè) 量 鍍 層 厚 度 。用 掃 描 電 鏡 觀 察 鍍 層 形 銀 金 鎳 鉻 鋅 錫 相 鋁常見 的鍍 層有 銅 、 、 、 、 、 、 等 ， 對(duì)而 言 ， 對(duì) 鋼 本 ＩＡ ＵＤ Ｍ Ｘ ３ 貌 。用 日 ＫＧ Ｋ ／ Ａ 一 Ｃ型 ｘ射 線 衍 射 儀 分 析 鍍 且 應(yīng)具 有 陰極保 護(hù)作 用 ， 抗 高溫 腐蝕 性強(qiáng) ， 用 于 電氣 、 電子 、 ３１ ％Ｎ Ｃ 溶 層 結(jié)構(gòu) 。用 Ｍ ５ 腐蝕 測(cè) 量 儀 測(cè) 定 ３ ａ １ 液 中 的極 化 石 冶 潛汽車 、 油 、 金及 化 工 設(shè) 備 等 方 面 ， 力很 大 。但 鋁 在 水 評(píng)定 鍍層 的 耐蝕性 。 曲線 和極 化阻 力 ， 鍍 應(yīng) 溶 液 中還原 電位 低 于氫 ， 層 不能從 含 水 的溶 液 中制 備 ， ． １３ 鍍 層 孔 隙 度 的 測(cè) 定 用 受到 了 限制 。為 了獲 取 鋁 及 其 合 金 鍍 層 ，目前 采用 的 方 ０ １ ６ 按 １ Ｌ亞鐵 氰 化鉀 、０ Ｌ鐵 氰 化 鉀 、０ Ｌ氯 化 即法 主要 有 熱 浸 鍍 ， 從 含 鋁 的 有 機(jī) 電 解 質(zhì) 中 獲 得 電 沉 浸 ５ ｍｎ 鈉 配制測(cè) 試溶 液 ， 漬 濾 紙 并 將 其 粘 貼 在 鍍 層 表 面 ． ｉ 積‘ 從 。本 研 ， 含鋁 及其 合 金 的熔 鹽 中獲 得 電 沉 積 ?！?根據(jù) 評(píng) 后 取下 ， 濾紙 上 的 藍(lán)色斑 點(diǎn)數(shù) 量 ， 定鍍 層 的孔 隙度 。 鍍究 主要 探討從 熔 鹽 中獲 取 鋁 錳 合 金 電鍍 層 的 方 法 、 層 組 織結(jié) 構(gòu) 與耐 蝕性 。 ２ 結(jié) 果 與討 論 １ 試 驗(yàn) 方 法 ． ２ １ 鍍層錳含量 面 結(jié) 對(duì)鍍 層進(jìn) 行 線 掃描 、 掃描 ， 果 見 圖 １和 圖 ２。在鍍 ．?。?１ 電鍍 ／ 表 層厚 度 １２處測(cè) 定 了鍍 層 成分 ， １是 不 同錳 含 量 鍍 層 的 Ｃ ａ１ 的 然 將分 析純 Ａ１１和 Ｎ Ｃ 按 ２：１ 摩 爾 比熔 融 ， 后 加 實(shí)測(cè)結(jié) 果 。入氯 化錳 使其 溶解 成 電鍍液 。根據(jù) 對(duì)金 屬錳 含 量 的要 求 加 ２ ５低碳 鋼 ， 寸 為 ６ ５ｘ４ 用 入氯 化錳 。 電鍍樣 材 為 Ｑ ３ 尺 １ ?。埃啊?Ｌ的 高燒 杯 作 電鍍 槽 ， 防 止 施 鍍 過 程 中 鋁 鹽 的 揮 ８０ｍ 為 用輕 質(zhì) 耐火磚 制 作一個(gè) 圓形 的塞 蓋 ， 于密 封 。 電鍍 陽發(fā)， 用 ９５ 按燒 杯 大小 制成 的 圓筒 。極 為用 純 度 ＞９ ． ％的 鋁板 、 其 在 ０ ａＨ 電鍍前 對(duì) 試樣進(jìn) 行 除油 活 化 ， 工 藝 為 ： １ ％Ｎ Ｏ ｎ然 再 ５ １溶 液 中浸泡 ３～５ｍｉ， 后用 水 沖洗 ， 在 １ ％ＨＣ 溶 液 中 （） 掃 描 ａ 線 ｂ （）鋁 錳 元 素 分 布 ０Ｓ除去試 樣 表面 的油 污使 表 面呈 活化狀 態(tài) ?；罨?２ ， 圖 １ 鍍層 橫斷 面成 分沿厚 度方 向的分 布 利 試 樣裝 在 電極棒 上 ， 用 多 圈 無 級(jí) 調(diào) 速 攪 拌 機(jī) 使 其 以 ０ ０ｒｍ ０７０～１ ０ ／ 的轉(zhuǎn) 速旋 轉(zhuǎn) ，電鍍 電流 密 度 控 制 在 ５ ０ ０～８ Ａ ｃ 電鍍 時(shí) 間 分 別 設(shè) 定 為 １ １ ，０ ｍｉ； 液 溫 度 低?。?／ｍ ， ０，５ ２ ｎ 鍍 ０ 于 ２０ｏ 通 Ｃ。以普 通 電鍍 電源 控 制 電鍍 電 流 ， 電 到預(yù) 定 的 取 洗試驗(yàn) 時(shí) 間切斷 電 源 ， 出試樣 用水 沖洗 冷 卻 ， 去 粘 附在 表 ａ （ ）二 次成像 ｂ （ ）鋁 元素 面分布 Ｃ （ ）錳元 素面分 布 〔 ０４— ４— ８ 收稿 日期 〕 ２０ ０ ２ 圖 ２ 鍍層 元素 面分 布 低 溫 熔 鹽 電 鍍 鋁 錳 合 金 的 研 究 表 １ 鍍層 錳 質(zhì)量 分?jǐn)?shù) 電子探 針分 析結(jié) 果 這 ８基 的非 晶態(tài) 的混 合相 ， 與 〔 〕 本相 符 。隨著鍍 層 錳含 量增 試樣 號(hào) １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ０ １ ９ １ １ Ａ （ １） ｌ３ １ 衍 在 ６衍 加 ，１１１ 和 Ａ （１ ） 射峰 逐 漸 變?nèi)?， １ 射 圖譜 中 錳 量 ／ ９６ １． ｌ． １８ ２ ．?。玻。玻。常?６４ ６４ ４． ％ ． ４５ ８０ ２． ４ ２ ６５ ８８ ２６ ３．?。常?１７ 錳 ０６ ％ ， 而非 晶峰 則 （ 質(zhì)量 分 數(shù)為 ３ ．０ ）這 兩個(gè) 衍 射 峰 消失 ， 隨錳 含量 的增 加而 升高 ， 相反 ， ８ ７ ％ 仍未 發(fā)現(xiàn) 其他 直到 ４ ．０ ， ， 左側(cè) 為鍍 層 ， 圖 １ 圖 ２為鍍 層 的橫 斷 面 ， 右側(cè) 為 基體 金 晶峰 出現(xiàn) 。這 說 明 沒 有 鋁 錳 金 屬 間化 合 物 生 成 。 由 此 可 ａ 圖 ｂ為 屬 。 圖 １ 中橫 線為 線掃 描軌 跡 ， １ 鋁錳 元 素 的分 布 。 當(dāng)含 錳量 在 ９ ８ ％ 一２ ．０％時(shí) ， 層 為 鋁 相 和 非 晶 態(tài) 見， ．０ ９６ 鍍 鋁由此 可以看 出 ， 錳在 鍍層 中均勻 分 布 。 圖 ２ａ為鍍 層 斷 面 當(dāng)錳 含 量 在 ３ ．０％ 一４ ． ０ 時(shí) ， 非 晶 相 。 相 的混 合 物 ； ０６ ８７％ 為 圖 ｂｃ 可 的二次 電子 像 ， ２ ， 分別 為鋁 與 錳 元 素 的面 分 布 ， 見 ， 由鋁相 和非 晶 態(tài) 相 混 合 物轉(zhuǎn) 換 為 全 部 非 晶 相 的 轉(zhuǎn) 換 點(diǎn) 在 鍍層 的成 分 是均 勻 的 。其 他 錳 含 量 的鍍 層 也 如 此 ，這說 明 ００ ％ １Ｏ ％之 間 。 ３ ． ０ 一３ ． ０ 這種 成 分分 布 的均勻 性 與錳 含量 無 關(guān) 。 ． ２ ４ 鍍 層 錳 含 量 的控 制 ．２ ２ 鍍 層 厚 度 。 熔 鹽 內(nèi)加入 的錳 與鍍 層 中錳 含量 的關(guān) 系 見 圖 ５ 鍍層 厚 度與 電鍍 的電流 密度 和時(shí) 間有 關(guān) 。相 同 的 電流 密度 下 ， 層 的厚度 隨 電鍍 時(shí) 間 的增 加 而 增 加 。試 驗(yàn) 結(jié) 果 鍍 ０ 鋈 ５ 為： ａ 電鍍 １ ｉ ， ０ ｒ ｎ 鍍層 厚度 在 １ ｍ 以下 ； ０ ５ｒ ｎ 鍍層