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摘要：本文對在氯化物熔鹽下電沉積制備鋁錳合金和鋁鎂合金進行了研究,制備了Al-Mn非晶態(tài)合金電沉積層,初步研究了鋁鎂合金的制備工藝,分析了合金電沉積時主要的反應(yīng)機理以及沉積層的結(jié)構(gòu)形貌和性能。
主要內(nèi)容如下： 1、在氯化鈉-氯化鉀-氯化鋁熔鹽體系下,型號為Q430鋼板裁剪后做陰極基體,電沉積制備鋁錳合金的最佳工藝條件為：熔鹽的摩爾比為AICl3:NaCl:KCl=1:0.33:0.33, MnCl2加入熔鹽中最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65-2.1%,電流密度控制范圍在60-80mA·cm-2,電沉積溫度控制范圍在180-200℃,電沉積時間為10-30min時,制備得到了合金電沉積層。采用電子掃描顯微鏡(SEM)、X射線熱場能譜儀(EDS)、以及多晶X射線衍射儀(XRD)對其所獲得的電沉積層進行測試,結(jié)果表明,在MnCl2添加量為0.65-2.1%時,能夠制得的非晶態(tài)物相為Al6Mn合金電沉積層;采用維氏顯微硬度計對所制得合金的硬度進行了測試,維氏硬度可達到371kgf/mm2;采用陽極極化曲線研究所制得合金層的耐腐蝕性能,當(dāng)MnCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%時,電沉積層的維鈍電流較純鋁電沉積層低100μA左右,鈍化區(qū)間較純鋁電沉積層寬近一半,其點蝕電位較純鋁電沉積層低350mV左右。
2、將稀土氯化物NdCl3和CeCl3作為電沉積鋁錳合金的添加劑,加入到熔鹽體系中,對其所獲得的電沉積層的結(jié)構(gòu)形貌以及硬度和耐蝕性進行分析。結(jié)果表明： (1)當(dāng)添加NdCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%時所得電沉積層表面的晶型較之未加入添加劑時更細(xì)致、排列更緊密、大小均一。CeCl3的加入與添加NdCl3有類似的效果,當(dāng)添加CeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22%時,合金電沉積層中晶粒細(xì)化、排列更緊密,非晶態(tài)晶型網(wǎng)絡(luò)更加清晰,電沉積層表面形貌呈均勻、平整、致密。 (2)通過對沉積層的陽極極化測試數(shù)據(jù)分析,電沉積層的抗腐蝕性能更加優(yōu)良,當(dāng)NdCl3的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23%時耐蝕性最好,添加了NdCl3的維鈍電流比未添加NdCl3時制得的沉積層減少了610μA左右;維鈍區(qū)間比未添加NdCl3時寬了近280mV左右。當(dāng)添加CeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22%時電沉積層的耐蝕性最好,點蝕電位為-1.12V,致鈍電位為-0.01V,維鈍電流較未添加CeCl3所得沉積層減少了800μA左右,維鈍區(qū)間也較之寬了近400mV左右。比添加NdCl3時還要寬。 (3)在硬度測試實驗中,當(dāng)NdCl3的添加量達到0.23%時,硬度值增長的速率達到最大,繼續(xù)添加NdCl3則速率開始變緩,測得0.32%時的硬度值為392kgf/mm2,較未添加時增大了21kgf/mm2;當(dāng)CeCl3的添加量達到0.22%時,與添加NdCl3時有相同的速率變化,達到最大,測得0.33%時的硬度值為391kgf/mm2,較未添加NdCl3時增大了20kgf/mm2。添加NdCl3和CeCl3對電沉積層硬度的影響是一致的,且影響的程度也相當(dāng)接近。
3、采用NdCl3-NaCl-KCl-MgCl2作為熔鹽體系,直接電沉積MgO制備了鋁鎂合金,對其設(shè)備的選取以及電沉積的時間、溫度、分解電壓、鎂的含量以及電流效率等工藝參數(shù)進行了初步的探討。結(jié)果表明,電沉積時KCl的存在可以改善電解質(zhì)的導(dǎo)電性,降低分解電壓,當(dāng)溫度為760℃,氯化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以5%、10%、20%依次增加時,電沉積的分解電壓分別降低了0.1V和0.2V。在50%NaCl-20%KCl-20%MgCl2-10%NdCl3此組分比下研究了電沉積的電流效率和鎂的含量。通過實驗所得數(shù)據(jù)可知,電流效率均達到80%以上,Al-Mg合金中鎂含量可以達到17.7%。
