簡述鎂合金表面低溫鍍鋁技術的發展趨勢

陳平生　柳泉　常占河

【摘 要】本文簡述了鎂合金基體表面低溫鍍鋁技術的現階段研究成果，涵蓋了數種鍍鋁熔鹽體系，純鋁或鋁合金鍍覆技術以及鎂合金鍍鋁前處理工藝等方面內容。展望了鎂合金表面低溫鍍鋁的發展趨勢，包括鍍覆光亮純鋁或鋁基合金層，離子液體化學鍍鋁以及鋁鍍層的后續陽極化處理和電解著色等方面內容。21世紀的人類社會可持續發展離不開綠色環保和節能減排，以鎂合金為代表的有色輕金屬合金將逐步替代鋼鐵材料，隨著鎂合金低溫鍍鋁技術日臻完善，它工業應用的愿景必將實現。

【關鍵詞】電鍍鋁；鎂合金；離子液體；低溫熔鹽

中圖分類號： TQ153 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0078-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.032

【Abstract】This paper describes the present research results of low temperature aluminum plating on the surface of magnesium alloy，covering several kinds of aluminized molten salt systems，pure aluminum or aluminum alloy plating technology and the pretreatment technology of magnesium alloy plating.The development trend of low temperature aluminum plating on the surface of magnesium alloy was prospected，including bright pure aluminum or aluminum base alloy layer，chemical Aluminizing of ionic liquid and subsequent anodizing and electrolytic coloring of the aluminum coating.The sustainable development of human society in twenty-first Century can not be separated from green environmental protection and energy saving and emission reduction.The colored light metal alloy represented by magnesium alloy will gradually replace steel material.With the improvement of low temperature aluminum plating technology of magnesium alloy，the vision of its industrial application will be realized.

【Key words】Electroplating aluminum；Magnesium alloy；Ionic liquids；Low temperature molten salt

0 前言

近年來，離子液體（ionic liquids，簡稱ILs）由于具有優于水和有機溶劑的獨特物理性能而備受關注。因為離子液體僅由離子組成，它們的特性不同于傳統的分子液體。ILs通常不蒸發、不易燃和無毒，同時也是無機和有機的良好溶劑，并且能夠在寬的溫度范圍下使用[99]。通常來講，ILs因非常寬的電化學窗口（達到±3V vs.NHE）而能夠沉積各種各樣的活潑金屬，如鍺、硅、鉭、鋁和其他金屬[1]。

1 研究現狀

鎂合金因高化學活性、不耐蝕，且表面形成疏松氧化物膜層，在其表面電鍍鋁難度很大，相關研究成果在近十年才漸漸增多。利用[EMIm]Cl型ILs在鎂合金制備耐蝕性較好的純鋁鍍層[2]。腐蝕電化學測試表明，鍍鋁層更好地保護鎂合金基體。鍍覆二元或多元鋁合金可能有更好的實用價值。在添加MnCl2的無機熔融鍍鹽中，以AZ31B鎂合金為基體電鍍一層Al-Mn非晶態合金層[3]。分析合金鍍覆層的交流阻抗譜可知，電化學反應的傳荷阻抗很高，鍍敷后的鎂合金耐蝕性優良。作為一種新的鎂合金防腐蝕鍍層技術，可以擴大鎂合金的應用領域和裝飾性。鎂合金鍍覆鋁后，可在鋁鍍層表面進行陽極氧化電解著色，不但樣品表面的硬度增高，而且呈現出人為可控的多種艷麗色彩，因此鎂合金可作為一種優質的電子產品殼體材料。本文作者對鎂合金AZ31表面電鍍鋁技術從事過較深入的研究，采用季銨鹽TMPAC-AlCl3型ILs，開發一種鎂合金表面電鍍鋁的前處理活化浸鋅工藝，并制備出一種耐蝕性較好的鍍鋁層[5-7]。

2 發展趨勢

光亮電鍍鋁技術是向電鍍液添加光亮試劑，使銀白色的鋁鍍層由緞面光澤變為鏡面。采用[EMIm]Cl型ILs電鍍光亮鋁鍍層，能夠替代鎳鉻電鍍層[4]。對于碳鋼，光亮鋁鍍層防腐蝕效果近乎與鎳鉻鍍層相同。對鋁鍍層進行陽極氧化處理，進一步提高鋁鍍層對鎂合金基體的防腐蝕性能[5]。在鎂合金表面電鍍一層銀白色、致密的鏡面光澤的光亮純鋁或二元乃至多元鋁合金鍍層，對鋁鍍層進行陽極氧化和電解著色處理，有望進一步提高鍍鋁鎂合金的耐腐蝕性。

隨著離子液體鍍鋁技術不斷進步，有關于純鋁和鋁基合金鍍層的研究成果相繼問世。離子液體也可用作化學鍍鋁液[8，9]，作為一種嶄新的鋁層鍍覆技術，拓展了離子液體的應用領域。隨著離子液體化學鍍鋁技術的逐漸完善，在鎂合金上化學浸鍍一層耐蝕性的鋁鍍層，該技術將具有很大的實際應用價值。

3 結語

在金屬表面電鍍具有諸多優良性能的鋁及其合金是令人期待的，與水溶液電鍍相比，在非水溶劑中電鍍鋁更復雜。為了獲得性能優良的鋁鍍層，添加一些有機或者無機化合物可改善鍍液的性能。與電鍍鋁相比，電鍍鋁合金鍍層可滿足某些特殊性能的需求，因而受到關注。在各類鍍鋁體系中，離子液體因熔點和蒸氣壓低，化學和熱穩定性好，電導率高和電化學窗口寬而更受青睞。新型離子液體的研究，通常以取代有機鹽的鹵族陰離子為目的，以期獲得在空氣和水中不易氧化和潮解變質的新型離子液體，但研究有待深入。以鹵族為陰離子的離子液體仍是研究最廣泛和最主要的鍍鋁體系，性能優異和研究廣泛已為電鍍鋁的工業化應用打下良好的基礎。隨著純鋁和鋁基合金鍍覆技術的不斷進步，鍍鋁體系的推陳出新，后續處理工藝的改進，也隨著綠色環保和節能減排等政策法規進一步規范，有色輕金屬合金材料越來越多地替代鋼鐵材料，尤其是鎂合金的低密度，比強度高，鎂合金低溫鍍鋁技術的工業應用將迎接黎明曙光。

【參考文獻】

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