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离子液体中电沉积Al-Mn系合金的研究

作　者: 饶帅
导　师: 华一新
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体 Al-Mn合金 Al-Mn-Ti合金电沉积耐腐蚀性
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

Al-Mn合金具有优异的耐蚀性、装饰性,将其镀覆到钢铁和其他材料上可以极大的提高材料的耐腐蚀性。本文以BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体作为电解质,采用循环伏安法、线性扫描伏安法、计时电流法等多种电化学测试手段,系统的研究了Al-Mn合金和Al-Mn-Ti合金的电沉积行为。BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体的电化学分析表明,在BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体中Al和Mn的平衡电极电势比较接近,Al和Mn能以合金的形式共沉积,Al-Mn合金的反应过程为准可逆过程。通过比较BmimCl-AlCl3-MnCl3-TiCl4离子液体和钛阳极溶解前后的BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体循环伏安曲线,加入TiCl4后循环伏安曲线初始还原电位出现较大负移,还原峰值电流密度急剧降低；钛阳极溶解前后初始还原电位和峰值电流密度变化不大,表明通过阳极溶解金属钛作为离子液体中钛的来源更为合适。Al-Mn合金的电沉积实验表明,Al-Mn合金中Mn含量随着电流密度和MnCl2含量的增加而增加,电流效率随电流密度的增加呈现先增加后减小的关系,当电流密度为电流密度为15mA/cm2, MnCl2含量为1.25%,电流效率为96.8%。当Al-Mn合金中Mn含量低于8.7at%时,镀层为单相的Al(Mn)固溶体的面心立方结构,锰含量为15.3at%～26.8at%时,镀层为非晶态结构。合金镀层的表面形貌与合金镀层中的锰含量有关,纯铝镀层表面晶体呈针状,Al-Mn合金镀层表面晶体呈球状,且随着锰含量的增加,晶粒细化。在BmimCl-AlCl3-MnCl2离子液体中采用钛片作为阳极成功电沉积获得Al-Mn-Ti合金,合金中Ti含量和电流效率随电流密度、MnCl2含量和温度的增加呈现先增加后减小的趋势,当电流密度为5mA/cm2、温度为90℃、MnCl2含量为0.63%时,获得最高Ti含量,为5.3at%。在电流密度较小、MnCl2含量和温度较低时,能够获得平整、致密、晶粒细小的沉积层,随着电流密度、MnCl2含量和温度的增加,沉积层颗粒尺寸较大,易团聚层球形。耐腐蚀实验表明,Al-Mn和Al-Mn-Ti合金镀层耐腐蚀性优于Al和Al-Ti合金镀层；非晶态合金的Al-Mn合金镀层优于晶态Al-Mn合金镀层；Ti含量对Al-Mn-Ti合金的耐腐蚀影响比较显著,当钛含量低于1at%时,Ti的加入能较大的提高Al-Mn合金的耐蚀性。

离子液体中电沉积Al-Mn系合金的研究

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