室温电沉积制备铝镁合金的研究进展

发布时间：2020-11-12 16:31

　　 铝镁合金因其优异的耐蚀性、装饰性、抗氧化性和可加工性成为理想的构件防护材料;除此之外,由于其质量轻,理论储氢量高,铝镁合金作为储氢材料具有广泛应用前景。为使铝镁合金得到良好的应用,需要制备超细结构纯净合金,电沉积是制备高纯合金的有效方法之一。室温电沉积是在室温条件下,通过控制沉积参数实现对合金微观组织结构和成分的控制,制备高纯超细合金。综述了室温电沉积制备铝镁合金的体系和电流密度、沉积方式、镁离子引入方式及实验环境和条件等对铝镁合金组成、形貌和晶体结构等的影响,重点介绍了室温电沉积铝镁合金的影响因素及铝镁合金在装饰、防腐蚀和储氢等方面的应用,提出了室温电沉积制备高纯铝镁合金存在的问题及未来的发展趋势。
【部分图文】：

3.3实验环境对电沉积铝镁合金的影响实验环境对电沉积制备铝镁镀层有重要影响，采用AlCl3－LiAlH4有机溶剂体系室温电沉积铝镁合金时，由于铝和镁的氧化还原电位非常低，并且这两种元素非常活泼，反应需在隔绝空气的条件下进行，若铝和镁的电沉积过程带入空气，由于空气中水分的存在，则在铜基体上会产生大量的氢气泡，通过在室温条件下电化学沉积过程中生成的氢气泡作为动态模板能够生成多孔氧化物，所以有些镀层表面呈多孔状，且晶粒形状不均匀，而在完全隔绝空气条件下进行时，镀层表面平整，规则无孔，如图1所示。电沉积反应机理和氧化物的生成机理如下:(1)当氢化铝锂溶解于氯化铝溶液时，发生的反应见式(1):LiAlH4+4AlCl3=4AlHCl2+LiAlCl4(1)阴极反应机理可表示为式(2)，AlHCl2+3e－=H－+2Cl－+Al↓(2)Mg2+和H+形成络合物为阴极沉积出镁的物质，在阴极发生的反应见式(3):Mg2++2e－=Mg↓(3)(2)新生成的铝镁在一定条件下发生反应生成氧化物的方程式见式(4)～(7):2Al(s)+3H2O(l)=Al2O3(s)+3H2(g)(4)Mg(s)+H2O(l)=MgO(s)+H2(g)(5)4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)(6)6Mg(s)+3O2(g)=6MgO(s)(7)故采用AlCl3－LiAlH4体系制备超细结构纯净铝镁合金时，需严格控制实验环境，确保实验在隔绝空气条件下进行［25］。图1不同实验环境下的铝镁合金SEM照片:(a)多孔铝镁合金镀层，(b)致密铝镁合金镀层Fig.1SEMimagesofAl－Mgalloywithdifferentexperimentalenvironment:(a)platingcoatofporousMg－Alalloyand(b)platingcoatofdensificationMg－Alalloy3.4电流密度对电沉积铝镁合金的影响采用AlCl3－LiAlH4有机溶剂体?

第1期阚洪敏等:室温电沉积制备铝镁合金的研究进展2c所示。综上所述，在一定的电流密度范围内，随电流密度增加，镀层厚度增加，镀层中的晶粒尺寸减校电流密度过大或过小时，镀层中镁含量均有下降趋势，电流密度较大时，电解液中铝离子的析出速率增长趋势大于镁离子的析出速率增长趋势;电流密度较小时，未达到镁析出的过电压或镁的析出量较少，导致镀层中镁的含量较低。电解液中Mg析出的最佳电流密度为18～20mA/cm2，此时镀层中镁含量最高。图2不同电流密度对铝镁镀层的影响:(a)对镀层厚度和结合力的影响，(b)对镀层镁含量的影响，(c)对镀层晶粒尺寸的影响Fig.2TheinfluenceofdifferentcurrentdensitiesonAl-Mgalloycoatings:(a)thicknessandadhesionforce，(b)magnesiumcontentand(c)grainsizes、4铝镁合金的应用4.1作为装饰材料的应用铝镁合金具有经久耐用，不褪色等优点，通过选择适当色调图案，可起到很好装饰作用。通过电沉积法将铝镁合金镀到基体表面，将镀有铝镁合金的基体粘贴到硬质纤维板或胶合板的基材上可用作铝镁合金装饰板，适用于家庭居室;在其表面胶贴各种花色，可用于室内装璜，能获得富丽堂皇、美丽高雅的装饰效果。铝镁合金装饰板可弯曲剪裁，加工性能优越，适用于各种形状的家具和建筑中。镀有铝镁合金的基体也可用于吊顶材料，进口的铝镁吊顶材料中镁含量较高，可有效地隔音、防潮，更具有抗静电防尘的效果，且质量更轻、硬度更好、装饰性好［28］。4.2作为防腐蚀材料的应用铝镁合金的主要元素是铝，加入镁后，形成弥散相可提高其耐磨和耐腐蚀性能。铝镁合金镀层的耐蚀性高出纯铝镀层耐蚀性约一个数量级，且其与钢板的结合力非常好，镀在钢板表面可以大大增加钢板的使用寿命。通过电沉积法可

3.3实验环境对电沉积铝镁合金的影响实验环境对电沉积制备铝镁镀层有重要影响，采用AlCl3－LiAlH4有机溶剂体系室温电沉积铝镁合金时，由于铝和镁的氧化还原电位非常低，并且这两种元素非常活泼，反应需在隔绝空气的条件下进行，若铝和镁的电沉积过程带入空气，由于空气中水分的存在，则在铜基体上会产生大量的氢气泡，通过在室温条件下电化学沉积过程中生成的氢气泡作为动态模板能够生成多孔氧化物，所以有些镀层表面呈多孔状，且晶粒形状不均匀，而在完全隔绝空气条件下进行时，镀层表面平整，规则无孔，如图1所示。电沉积反应机理和氧化物的生成机理如下:(1)当氢化铝锂溶解于氯化铝溶液时，发生的反应见式(1):LiAlH4+4AlCl3=4AlHCl2+LiAlCl4(1)阴极反应机理可表示为式(2)，AlHCl2+3e－=H－+2Cl－+Al↓(2)Mg2+和H+形成络合物为阴极沉积出镁的物质，在阴极发生的反应见式(3):Mg2++2e－=Mg↓(3)(2)新生成的铝镁在一定条件下发生反应生成氧化物的方程式见式(4)～(7):2Al(s)+3H2O(l)=Al2O3(s)+3H2(g)(4)Mg(s)+H2O(l)=MgO(s)+H2(g)(5)4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)(6)6Mg(s)+3O2(g)=6MgO(s)(7)故采用AlCl3－LiAlH4体系制备超细结构纯净铝镁合金时，需严格控制实验环境，确保实验在隔绝空气条件下进行［25］。图1不同实验环境下的铝镁合金SEM照片:(a)多孔铝镁合金镀层，(b)致密铝镁合金镀层Fig.1SEMimagesofAl－Mgalloywithdifferentexperimentalenvironment:(a)platingcoatofporousMg－Alalloyand(b)platingcoatofdensificationMg－Alalloy3.4电流密度对电沉积铝镁合金的影响采用AlCl3－LiAlH4有机溶剂体?
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本文编号：2880973