简述镁合金表面低温镀铝技术的发展趋势

陈平生　柳泉　常占河

【摘 要】本文简述了镁合金基体表面低温镀铝技术的现阶段研究成果，涵盖了数种镀铝熔盐体系，纯铝或铝合金镀覆技术以及镁合金镀铝前处理工艺等方面内容。展望了镁合金表面低温镀铝的发展趋势，包括镀覆光亮纯铝或铝基合金层，离子液体化学镀铝以及铝镀层的后续阳极化处理和电解着色等方面内容。21世纪的人类社会可持续发展离不开绿色环保和节能减排，以镁合金为代表的有色轻金属合金将逐步替代钢铁材料，随着镁合金低温镀铝技术日臻完善，它工业应用的愿景必将实现。

【关键词】电镀铝；镁合金；离子液体；低温熔盐

中图分类号： TQ153 文献标识码： A 文章编号： 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，离子液体（ionic liquids，简称ILs）由于具有优于水和有机溶剂的独特物理性能而备受关注。因为离子液体仅由离子组成，它们的特性不同于传统的分子液体。ILs通常不蒸发、不易燃和无毒，同时也是无机和有机的良好溶剂，并且能够在宽的温度范围下使用[99]。通常来讲，ILs因非常宽的电化学窗口（达到±3V vs.NHE）而能够沉积各种各样的活泼金属，如锗、硅、钽、铝和其他金属[1]。

1 研究现状

镁合金因高化学活性、不耐蚀，且表面形成疏松氧化物膜层，在其表面电镀铝难度很大，相关研究成果在近十年才渐渐增多。利用[EMIm]Cl型ILs在镁合金制备耐蚀性较好的纯铝镀层[2]。腐蚀电化学测试表明，镀铝层更好地保护镁合金基体。镀覆二元或多元铝合金可能有更好的实用价值。在添加MnCl2的无机熔融镀盐中，以AZ31B镁合金为基体电镀一层Al-Mn非晶态合金层[3]。分析合金镀覆层的交流阻抗谱可知，电化学反应的传荷阻抗很高，镀敷后的镁合金耐蚀性优良。作为一种新的镁合金防腐蚀镀层技术，可以扩大镁合金的应用领域和装饰性。镁合金镀覆铝后，可在铝镀层表面进行阳极氧化电解着色，不但样品表面的硬度增高，而且呈现出人为可控的多种艳丽色彩，因此镁合金可作为一种优质的电子产品壳体材料。本文作者对镁合金AZ31表面电镀铝技术从事过较深入的研究，采用季铵盐TMPAC-AlCl3型ILs，开发一种镁合金表面电镀铝的前处理活化浸锌工艺，并制备出一种耐蚀性较好的镀铝层[5-7]。

2 发展趋势

光亮电镀铝技术是向电镀液添加光亮试剂，使银白色的铝镀层由缎面光泽变为镜面。采用[EMIm]Cl型ILs电镀光亮铝镀层，能够替代镍铬电镀层[4]。对于碳钢，光亮铝镀层防腐蚀效果近乎与镍铬镀层相同。对铝镀层进行阳极氧化处理，进一步提高铝镀层对镁合金基体的防腐蚀性能[5]。在镁合金表面电镀一层银白色、致密的镜面光泽的光亮纯铝或二元乃至多元铝合金镀层，对铝镀层进行阳极氧化和电解着色处理，有望进一步提高镀铝镁合金的耐腐蚀性。

随着离子液体镀铝技术不断进步，有关于纯铝和铝基合金镀层的研究成果相继问世。离子液体也可用作化学镀铝液[8，9]，作为一种崭新的铝层镀覆技术，拓展了离子液体的应用领域。随着离子液体化学镀铝技术的逐渐完善，在镁合金上化学浸镀一层耐蚀性的铝镀层，该技术将具有很大的实际应用价值。

3 结语

在金属表面电镀具有诸多优良性能的铝及其合金是令人期待的，与水溶液电镀相比，在非水溶剂中电镀铝更复杂。为了获得性能优良的铝镀层，添加一些有机或者无机化合物可改善镀液的性能。与电镀铝相比，电镀铝合金镀层可满足某些特殊性能的需求，因而受到关注。在各类镀铝体系中，离子液体因熔点和蒸气压低，化学和热稳定性好，电导率高和电化学窗口宽而更受青睐。新型离子液体的研究，通常以取代有机盐的卤族阴离子为目的，以期获得在空气和水中不易氧化和潮解变质的新型离子液体，但研究有待深入。以卤族为阴离子的离子液体仍是研究最广泛和最主要的镀铝体系，性能优异和研究广泛已为电镀铝的工业化应用打下良好的基础。随着纯铝和铝基合金镀覆技术的不断进步，镀铝体系的推陈出新，后续处理工艺的改进，也随着绿色环保和节能减排等政策法规进一步规范，有色轻金属合金材料越来越多地替代钢铁材料，尤其是镁合金的低密度，比强度高，镁合金低温镀铝技术的工业应用将迎接黎明曙光。

【参考文献】

[1]Endres F，Abbott A，MacFarlane D.Electrodeposition from Ionic Liquids[M].Weinheim：Wiley-VCH，2008.

[2]蔡文达，陈树友，庄牧寰，等.镁合金于离子液体中电镀铝之研究[J].电化学，2009，15（2）：129-134.

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[4]Barchi L，Bardi U，Caporali S，et al.Electroplated bright aluminium coatings for anticorrosion and decorative purposes[J]. Progress in Organic Coatings，2010，67（2）：146-151.

[5]柳泉，劉奎仁，韩庆，涂赣峰.AZ31镁合金离子液体镀铝前处理（英文）[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2011，21（09）：2111-2116.

[6]刘奎仁，柳泉，韩庆，涂赣峰.AZ31镁合金在TMPAC-AlCl3离子液体中电镀铝（英文）[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2011，21（09）：2104-2110.

[7]柳泉，刘奎仁，韩庆，涂赣峰.低温电镀铝的研究进展[J].材料与冶金学报，2009，8（01）：40-46.

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