摘要：本文对在氯化物熔盐下电沉积制备铝锰合金和铝镁合金进行了研究,制备了Al-Mn非晶态合金电沉积层,初步研究了铝镁合金的制备工艺,分析了合金电沉积时主要的反应机理以及沉积层的结构形貌和性能。 主要内容如下： 1、在氯化钠-氯化钾-氯化铝熔盐体系下,型号为Q430钢板裁剪后做阴极基体,电沉积制备铝锰合金的最佳工艺条件为：熔盐的摩尔比为AICl3:NaCl:KCl=1:0.33:0.33, MnCl2加入熔盐中最佳质量分数在0.65-2.1%,电流密度控制范围在60-80mA·cm-2,电沉积温度控制范围在180-200℃,电沉积时间为10-30min时,制备得到了合金电沉积层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线热场能谱仪(EDS)、以及多晶X射线衍射仪(XRD)对其所获得的电沉积层进行测试,结果表明,在MnCl2添加量为0.65-2.1%时,能够制得的非晶态物相为Al6Mn合金电沉积层;采用维氏显微硬度计对所制得合金的硬度进行了测试,维氏硬度可达到371kgf/mm2;采用阳极极化曲线研究所制得合金层的耐腐蚀性能,当MnCl2质量分数为1.1%时,电沉积层的维钝电流较纯铝电沉积层低100μA左右,钝化区间较纯铝电沉积层宽近一半,其点蚀电位较纯铝电沉积层低350mV左右。 2、将稀土氯化物NdCl3和CeCl3作为电沉积铝锰合金的添加剂,加入到熔盐体系中,对其所获得的电沉积层的结构形貌以及硬度和耐蚀性进行分析。结果表明： (1)当添加NdCl3的质量分数为0.23%时所得电沉积层表面的晶型较之未加入添加剂时更细致、排列更紧密、大小均一。CeCl3的加入与添加NdCl3有类似的效果,当添加CeCl3的质量分数为0.22%时,合金电沉积层中晶粒细化、排列更紧密,非晶态晶型网络更加清晰,电沉积层表面形貌呈均匀、平整、致密。 (2)通过对沉积层的阳极极化测试数据分析,电沉积层的抗腐蚀性能更加优良,当NdCl3的添加质量分数为0.23%时耐蚀性最好,添加了NdCl3的维钝电流比未添加NdCl3时制得的沉积层减少了610μA左右;维钝区间比未添加NdCl3时宽了近280mV左右。当添加CeCl3的质量分数为0.22%时电沉积层的耐蚀性最好,点蚀电位为-1.12V,致钝电位为-0.01V,维钝电流较未添加CeCl3所得沉积层减少了800μA左右,维钝区间也较之宽了近400mV左右。比添加NdCl3时还要宽。 (3)在硬度测试实验中,当NdCl3的添加量达到0.23%时,硬度值增长的速率达到最大,继续添加NdCl3则速率开始变缓,测得0.32%时的硬度值为392kgf/mm2,较未添加时增大了21kgf/mm2;当CeCl3的添加量达到0.22%时,与添加NdCl3时有相同的速率变化,达到最大,测得0.33%时的硬度值为391kgf/mm2,较未添加NdCl3时增大了20kgf/mm2。添加NdCl3和CeCl3对电沉积层硬度的影响是一致的,且影响的程度也相当接近。 3、采用NdCl3-NaCl-KCl-MgCl2作为熔盐体系,直接电沉积MgO制备了铝镁合金,对其设备的选取以及电沉积的时间、温度、分解电压、镁的含量以及电流效率等工艺参数进行了初步的探讨。结果表明,电沉积时KCl的存在可以改善电解质的导电性,降低分解电压,当温度为760℃,氯化钾的质量分数以5%、10%、20%依次增加时,电沉积的分解电压分别降低了0.1V和0.2V。在50%NaCl-20%KCl-20%MgCl2-10%NdCl3此组分比下研究了电沉积的电流效率和镁的含量。通过实验所得数据可知,电流效率均达到80%以上,Al-Mg合金中镁含量可以达到17.7%。 |
