摘要:綜述*和熔融鹽電鍍鋁的各種體系組成及相關(guān)參數(shù),探討兩種電鍍鋁體系的反應(yīng)機(jī)理,并對(duì)今后電鍍鋁的發(fā)展前景做了介紹。 　　關(guān)鍵詞:*;熔融鹽;電鍍;鋁中 　　圖分類號(hào):ＴＱ153　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Ａ　文章編號(hào):10021752(2007)02574 　　鋁是地殼中含量最多的一種金屬元素,占7.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。它不僅具有金屬光澤、耐腐蝕等性能,而且質(zhì)輕、無毒、導(dǎo)熱、導(dǎo)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(yōu)良力學(xué)性能的復(fù)合材料。然而鋁是一種非?；顫姷慕饘?其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-1.66Ｖ,比氫還負(fù),因此鋁的電沉積不能在鋁鹽的水溶液中實(shí)現(xiàn),而只能在非水溶液中進(jìn)行。國內(nèi)外對(duì)非水溶液電鍍鋁進(jìn)行了大量的研究,并已開發(fā)出兩大基本體系:*體系和熔鹽體系,熔鹽體系又分為無機(jī)熔鹽體系和有機(jī)熔鹽體系。本文將對(duì)這兩種體系進(jìn)行綜述。 　　1　*體系 　　電鍍鋁的研究最初是在*體系中進(jìn)行的,該體系應(yīng)用最早、工藝也相對(duì)成熟,但缺點(diǎn)是鍍液配制復(fù)雜、性能不穩(wěn)定,*易揮發(fā)、易燃、有刺激性氣味和*。 　　1.1　幾種*體系 　　已經(jīng)開發(fā)出有代表性的電鍍鋁*配方有:氯化鋁-ＬｉＨ-乙*、三*鋁(ＴＥＡ)-ＮａＦ-甲*、氯化鋁-*鋁鋰(ＬｉＡｌＨ4)-**(ＴＨＦ)、氯化鋁-正丁胺-**、ＡｌＢｒ3-烷基*類溶劑(如甲*、乙*,*)。 　　在氯化鋁-ＬｉＨ-乙*體系〔1〕中,理想的配方組成為1Ｌ乙*溶劑鍍液中ＡｌＣｌ3:2ｍｏｌ～3ｍｏｌ,ＬｉＨ:0.5ｍｏｌ～ｌ.0ｍｏｌ,操作溫度為室溫。當(dāng)電流密度為2Ａ/ｄｍ2～5Ａ/ｄｍ2時(shí),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(dāng)添加劑的作用,有助于改善鍍液的導(dǎo)電性。 　?。?Ｒ.Ｄｏｔｚｅｒ〔2〕對(duì)化學(xué)組成為2ｍｏｌ三*鋁+ｌｍｏｌＮａＦ+3.35ｍｏｌ甲*的三*鋁-ＮａＦ-甲*體系進(jìn)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(dǎo)對(duì)鍍層質(zhì)量影響很大,其值主要取決于ＮａＦ與ＴＥＭ的比值、甲*的量和溫度。 　?。?Ｄａｅｎｅｎ等〔3〕利用氯化鋁-*鋁鋰-**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(shí)的對(duì)應(yīng)沉積速度為12.4μｍ/ｈ。施鍍過程中ＬｉＡ1Ｃ14和Ａ1ＨＣｌ2兩種化合物起著關(guān)鍵作用,它們的比值越大,得到的鍍層質(zhì)量越好,沉積速率也越大。 　?。?Ａ.Ｍｅｒｃｉｅｓ和Ｄ.Ｂ.Ｓａｌｔ在電流密度為3.54Ａ/ｄｍ2,溫度為20℃時(shí),電解由氯化鋁一正丁胺**(氯化鋁:36.7ｗｔ%,正丁胺:12.28ｗｔ%,**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(guān)鍵是使用高純度的無水ＡｌＣｌ3。 　　對(duì)于Ａ1Ｂｒ3-烷基*類溶劑體系〔5～7〕,效果*的是Ａ1Ｂｒ3-甲*-乙*,典型配方按質(zhì)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(shí)獲得了色彩明亮,附著力強(qiáng)、致密的鋁。 　　1.2　*體系的反應(yīng)機(jī)理 　　*體系在電鍍過程中形成一個(gè)循環(huán)機(jī)制,最后沉積出鋁來。以應(yīng)用廣泛的氯化鋁—*鋁鋰(ＬｉＡｌＨ4)—**(ＴＨＦ)為例,該體系在形成過程發(fā)生如下反應(yīng): 　　4ＡｌＣｌ3+ＬｉＡｌＨ4→4ＡｌＨＣｌ2+ＬｉＡｌＣｌ4 　　電極反應(yīng)是ＡｌＨＣｌ2在陰極上放電沉積出鋁: 　　ＡｌＨＣｌ2+3ｅ→Ｈ-+2Ｃ1-+Ａｌ 　　同時(shí)自由態(tài)的Ｈ-離子與ＡｌＣｌ3反應(yīng),又重新生成ＡｌＨＣｌ2。因此電鍍鋁按這種“循環(huán)機(jī)理”進(jìn)行。即〔3〕: 　?。粒欤龋茫?+3ｅ→Ｈ-+2Ｃ1-+Ａｌ 　　↑　　　 ↓ 　　3ＡｌＣｌ4-+ＡｌＨＣｌ2←-Ｈ-+2Ｃ1-+ＡｌＣｌ3 　　利用*體系鍍鋁,可在低于100℃溫度下操作,不會(huì)影響基體材料的力學(xué)性能,電沉積過程中既不會(huì)產(chǎn)生氫也不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性產(chǎn)物,電流效率高。但隨著電鍍鋁研究工作的不斷開展,人們發(fā)現(xiàn)在*中電鍍鋁有著許多操作上的不便,且得到的鋁鍍層質(zhì)量不穩(wěn)定,于是便開始尋求另一種無水體系—熔融鹽來電鍍鋁。 　　2　熔融鹽體系 　　2.1　無機(jī)熔融鹽體系 　?、牛危幔茫?ＫＣｌ體系 　　用ＮａＣ1-ＫＣ1熔鹽電鍍鋁的特點(diǎn)是需在高溫下進(jìn)行。ＮａＣ1的熔點(diǎn)為801℃,ＫＣ1的熔點(diǎn)為776℃,兩者混合后熔鹽的熔點(diǎn)為750℃,一般電鍍鋁在900℃下進(jìn)行。 　　此體系理想的熔鹽組成是ＮａＣｌ、ＫＣｌ的摩爾分?jǐn)?shù)為1:1。國內(nèi)外許多工作者對(duì)此體系進(jìn)行了研究。Ｇｏｄｓｈａｌｌ〔9〕曾經(jīng)采用等摩爾分?jǐn)?shù)的ＮａＣ1—ＫＣ1熔鹽體系,在800℃下對(duì)鎳基高溫合金實(shí)現(xiàn)了電解滲鋁。研究結(jié)果表明,只有在該熔融鹽體系中加入少量的氟化物才能使?jié)B鋁層質(zhì)量得到改善。 　　石聲泰〔10〕等也用同樣的熔融鹽體系研究了在工業(yè)純鐵上電解滲鋁