CN103334132B - 室温电沉积制备铝镁合金膜的方法 - Google Patents

Abstract

室温电沉积制备铝镁合金膜的方法，涉及一种制备铝镁合金膜的方法，包括以下过程：镀液的制备，在充满氩气的手套箱中，按照摩尔比为2:1~3:1的比例，分别称取无水氯化铝和氢化铝锂；将氢化铝锂加入到四氢呋喃中，制得氢化铝锂的四氢呋喃溶液；镁带处理，铜基体处理，恒电流预电沉积，恒电流电沉积，以石墨作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为3-15毫安/平方厘米，进行电沉积，即可获得纯净且颗粒大小均匀的铝镁合金膜。该方法采用镁作阳极，通过预电沉积获得一定浓度的镁离子，从而取代氯化镁，以解决由于氯化镁黏度大，在室温下电解质的导电性差的问题，该方法成本低、工艺控制简单，生产的铝镁合金膜纯净且颗粒大小均匀。

Description

室温电沉积制备铝镁合金膜的方法

技术领域

本发明涉及一种室温电沉积制备铝镁合金膜的方法，特别是涉及一种室温电沉积制备铝镁合金膜的方法。

背景技术

铝镁合金具有优异的耐蚀性、装饰性、抗氧化性和可加工性能，是一种理想的构件防护层。而且，其与钢板的结合力非常好，电沉积在钢板表面可以大大增长钢板的使用寿命。铝镁合金由于其轻质，在航空业也有良好的发展前景，由于其耐蚀性非常好，在海洋运输业以及海底工业上都将起着非常重要的作用。铝镁合金一般采用机械合金化方法制备。然而，用机械合金化方式制备合金，晶粒大小不均匀，合金化周期长，合金化过程中容易引入杂质，从而影响材料的性能。与机械合金化方法相比，电化学沉积法是一种生产超细结构纯净物质的有效方法，这种方法成本低、工艺控制简单，生产的颗粒大小均匀，但是由于在室温下铝的标准电极电位为-1.66伏，镁的标准电极为-2.37伏，这两种金属的标准电极电位比氢的电位还负，如果在水溶液中沉积，析出的铝镁合金必然会受到氢气析出的严重干扰，即使提高镁离子和铝离子的浓度以使镁和铝的还原电位正移，负极表面反应仍是析氢，因此使得铝镁合金的电镀只能在一个绝对不含水的、非水电解质体系中进行。在电沉积铝及铝合金的有机溶剂、无机熔盐和有机熔盐等3种体系中，有机溶剂体系是使用最早、应用最广泛的电沉积铝及铝合金体系，对于铝镁合金的电沉积一般采用以氯化铝-氯化镁为主盐的有机溶剂体系，该体系室温下实现铝镁合金的制备，有利于节能降耗，但是无水氯化镁需要实验室制备或较高价购买，前者工艺复杂，后者成本较高，且由于氯化镁的存在，该体系黏度大，在室温下电解质的导电性较差，从而影响了其进一步大规模应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温电沉积制备铝镁合金膜的方法，该方法采用镁作阳极，通过预电沉积获得一定浓度的镁离子，从而取代氯化镁，以解决由于氯化镁黏度大，在室温下电解质的导电性差的问题，该方法成本低、工艺控制简单，生产的铝镁合金膜纯净且颗粒大小均匀。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

室温电沉积制备铝镁合金膜的方法，所述方法包括以下过程：

（1）镀液的制备

在充满氩气的手套箱中，按照摩尔比为2:1~3:1的比例，分别称取无水氯化铝和氢化铝锂；将氢化铝锂加入到四氢呋喃中，制得氢化铝锂的四氢呋喃溶液；将无水氯化铝加入到苯中，并在搅拌的情况下缓慢滴加四氢呋喃，随着四氢呋喃的加入，不溶的氯化铝逐渐溶解；最后缓慢滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液，边加边搅拌；此过程放出大量的热，要在冰水浴冷却条件下进行，待电解液温度至室温时，将其置于磁力搅拌器上混合搅拌3小时，该过程苯和四氢呋喃的使用比例为4:1~4:3；

（2）镁带处理

将镁带依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去镁带表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用；

（3）铜基体处理

将铜片依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去铜片表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用；

（4）恒电流预电沉积

以镁带作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为8-20毫安/平方厘米，进行预电沉积，获得镁离子，预电沉积时间控制为1~2小时；

（5）恒电流电沉积

以石墨作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为3-15毫安/平方厘米，进行电沉积，即可获得纯净且颗粒大小均匀的铝镁合金膜。

本发明的优点与效果是：

本发明采用镁带作阳极，进行预电沉积获得镁离子，代替已有技术中采用氯化镁作为电解质，解决了由于氯化镁黏度大，在室温下电解质的导电性差的问题，同时也克服了用机械合金化方式制备合金时晶粒大小不均匀，合金化周期长，合金化过程中容易引入杂质，从而影响材料的性能的缺陷，该方法成本低、工艺控制简单，生产的铝镁合金膜纯净且颗粒大小均匀。

附图说明

图1为样品SEM照片；

图2为样品的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

（1）镀液的制备

在充满氩气的手套箱中，分别称取13.35克无水氯化铝和1.9克氢化铝锂。将氢化铝锂加入到12毫升的四氢呋喃中，制得氢化铝锂的四氢呋喃溶液。将无水氯化铝加入到60毫升苯中，并在搅拌的情况下缓慢滴加3毫升四氢呋喃，随着四氢呋喃的加入，不溶的氯化铝逐渐溶解。最后缓慢滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液，边加边搅拌。此过程放出大量的热，要在冰水浴冷却条件下进行，待电解液温度至室温时，将其置于磁力搅拌器上混合搅拌3小时。

（2）镁带处理

将镁带依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去镁带表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用。

（3）铜基体处理

将铜片依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，以提高镀件表面的平整度。接着进行化学除油，除去镀件表面的油污，保证镀层与基体的附着程度。再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，水洗后，放入真空干燥箱中干燥，待用。

（4）恒电流预电沉积

以镁带作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为10毫安/平方厘米，进行预电沉积，获得镁离子，预电沉积时间控制为1小时。

（5）恒电流电沉积

以石墨作阳极，铜片作阴极，控制电流密度3毫安/平方厘米，进行电沉积，即可获得纯净且颗粒大小均匀的铝镁合金膜，其主要成分为Al₃Mg₂，样品SEM照片和XRD图谱见图1和图2。

实施例2：

（1）镀液的制备

在充满氩气的手套箱中，分别称取13.35克无水氯化铝和1.9克氢化铝锂。将氢化铝锂加入到12毫升的四氢呋喃中，制得氢化铝锂的四氢呋喃溶液。将无水氯化铝加入到60毫升苯中，并在搅拌的情况下缓慢滴加3毫升四氢呋喃，随着四氢呋喃的加入，不溶的氯化铝逐渐溶解。最后缓慢滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液，边加边搅拌。此过程放出大量的热，要在冰水浴冷却条件下进行，待电解液温度至室温时，将其置于磁力搅拌器上混合搅拌3小时。

（2）镁带处理

将镁带依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去镁带表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用。

（3）铜基体处理

将铜片依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，以提高镀件表面的平整度。接着进行化学除油，除去镀件表面的油污，保证镀层与基体的附着程度。再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，水洗后，放入真空干燥箱中干燥，待用。

（4）恒电流预电沉积

以镁带作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为15毫安/平方厘米，进行预电沉积，获得镁离子，预电沉积时间控制为1小时。

（5）恒电流电沉积

以石墨作阳极，铜片作阴极，控制电流密度8毫安/平方厘米，进行电沉积，即可获得纯净且颗粒大小均匀的铝镁合金膜。

Claims (1)

1.室温电沉积制备铝镁合金膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

镀液的制备：

在充满氩气的手套箱中，按照摩尔比为2:1~3:1的比例，分别称取无水氯化铝和氢化铝锂；将氢化铝锂加入到四氢呋喃中，制得氢化铝锂的四氢呋喃溶液；将无水氯化铝加入到苯中，并在搅拌的情况下缓慢滴加四氢呋喃，随着四氢呋喃的加入，不溶的氯化铝逐渐溶解；最后缓慢滴加氢化铝锂的四氢呋喃溶液，边加边搅拌；此过程放出大量的热，要在冰水浴冷却条件下进行，待电解液温度至室温时，将其置于磁力搅拌器上混合搅拌3小时，该过程苯和四氢呋喃的体积比为4:1~4:3；

镁带处理：

将镁带依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去镁带表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用；

铜基体处理：

将铜片依次用400、800和1200目的砂纸打磨光滑，接着进行化学除油，除去铜片表面的油污，再用稀硫酸进行预腐蚀及弱腐蚀除去氧化膜，然后进行水洗，水洗后放入真空干燥箱中干燥，待用；

恒电流预电沉积：

以镁带作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为8-20毫安/平方厘米，进行预电沉积，获得镁离子，预电沉积时间控制为1~2小时；

恒电流电沉积：

以石墨作阳极，铜片作阴极，控制电流密度为3-15毫安/平方厘米，进行电沉积，即可获得纯净且颗粒大小均匀的铝镁合金膜。