鋁的電鍍技術(shù)研究
    鋁是地殼中含量最多的一種金屬元素,占7.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。它不僅具有金屬光澤、耐腐蝕等性能,而且質(zhì)輕、無(wú)毒、導(dǎo)熱、導(dǎo)電,用鋁或鋁合金制成各種金屬材料的表面鍍層,可獲得耐蝕、美觀,且具有優(yōu)良力學(xué)性能的復(fù)合材料。然而鋁是一種非?；顫姷慕饘?其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-1.66V,比氫還負(fù),因此鋁的電沉積不能在鋁鹽的水溶液中實(shí)現(xiàn),而只能在非水溶液中進(jìn)行。國(guó)內(nèi)外對(duì)非水溶液電鍍鋁進(jìn)行了大量的研究,并已開(kāi)發(fā)出兩大基本體系:有機(jī)溶劑體系和熔鹽體系,熔鹽體系又分為無(wú)機(jī)熔鹽體系和有機(jī)熔鹽體系。本文將對(duì)這兩種體系進(jìn)行綜述。
　　有機(jī)溶劑體系
　　電鍍鋁的研究最初是在有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行的,該體系應(yīng)用最早、工藝也相對(duì)成熟,但缺點(diǎn)是鍍液配制復(fù)雜、性能不穩(wěn)定,有機(jī)溶劑易揮發(fā)、易燃、有刺激性氣味和毒性。
　　幾種有機(jī)溶劑體系
　　已經(jīng)開(kāi)發(fā)出有代表性的電鍍鋁有機(jī)溶劑配方有:氯化鋁-LiH-乙醚、三乙基鋁(TEA)-NaF-甲苯、氯化鋁-四氫鋁鋰(LiAlH4)-四氫呋喃(THF)、氯化鋁-正丁胺-二乙醚、AlBr3-烷基苯類溶劑(如甲苯、乙苯,二甲苯)。
　　在氯化鋁-LiH-乙醚體系中,理想的配方組成為1L乙醚溶劑鍍液中AlCl3:2mol～3mol,LiH:0.5mol～l.0mol,操作溫度為室溫。當(dāng)電流密度為2A/dm2～5A/dm2時(shí),可以25μm/h～50μm/h的沉積速度獲得0.5mm～0.75mm的鍍層。在這組配方中LiH充當(dāng)添加劑的作用,有助于改善鍍液的導(dǎo)電性。
　　D.R.Dotzer對(duì)化學(xué)組成為2mol三乙基鋁+lmolNaF+3.35mol甲苯的三乙基鋁-NaF-甲苯體系進(jìn)行了研究。在80℃～95℃,電流密度為0.5A/dm2～5A/dm2下,鋁鍍層的平均沉積速度為10μm/h～20μm/h。電解液的比電導(dǎo)對(duì)鍍層質(zhì)量影響很大,其值主要取決于NaF與TEM的比值、甲苯的量和溫度。
　　T.Daenen等利用氯化鋁-四氫鋁鋰-四氫呋喃組成的電鍍液在室溫獲得了致密、光澤好、附著性好的鋁層。電流密度為1A/dm2時(shí)的對(duì)應(yīng)沉積速度為12.4μm/h。施鍍過(guò)程中LiA1C14和A1HCl2兩種化合物起著關(guān)鍵作用,它們的比值越大,得到的鍍層質(zhì)量越好,沉積速率也越大。
　　I.A.Mercies和D.B.Salt在電流密度為3.54A/dm2,溫度為20℃時(shí),電解由氯化鋁一正丁胺二乙醚(氯化鋁:36.7wt%,正丁胺:12.28wt%,二乙醚51.02wt%)組成的電解液獲得了至少0.004mm厚的鋁鍍層。獲得好鍍層的關(guān)鍵是使用高純度的無(wú)水AlCl3。
　　對(duì)于A1Br3-烷基苯類溶劑體系〔5～7〕,效果最好的是A1Br3-甲苯-乙苯,典型配方按質(zhì)量比2:1:1組成,采用這種配方,G.A.Capuano等在電流密度為4A/dm2時(shí)獲得了色彩明亮,附著力強(qiáng)、致密的鋁。