[發明專利]一種離子液體電沉積鋁錳鈦合金的方法

有效

• 申請號: 201310385438.1
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103436921A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 徐存英;華一新;李堅;饒帥
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種離子液體電沉積鋁錳鈦合金的方法，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

鋁合金鍍層因具有優良的耐腐蝕、裝飾性、加工性等優異性能而發展迅速，在電子、航空工業和汽車等領域廣泛應用。鋁錳合金鍍層出色的耐蝕性和裝飾性引起廣泛注意，特別是金屬玻璃結構的發現，更加引起人們對鋁錳合金鍍層的興趣。近年來，人們研究發現，在鋁錳合金中引入鈦形成鋁錳鈦合金，不僅可以提其高耐蝕性和硬度，而且有助于形成玻璃結構。因此，鋁錳鈦合金鍍層的制備引起了人們的極大關注。制備鋁錳鈦合金鍍層主要采用熱浸鍍和電鍍兩種方法，熱浸鍍法需在660-750℃的高溫下進行，存在能耗大、成本高，鍍層與基體材料結合力較差、合金成分不均勻等缺點；電鍍法由于操作及設備簡單，可通過調節電沉積工藝參數來控制沉積層組成、厚度等優點，成為制備鋁錳鈦合金薄膜的有效方法。但鋁是一種非常活潑的金屬（標準電極電位為-1.66V），難以在水體系中沉積出來。采用非水的有機溶劑和高溫熔鹽電沉積雖然可以得到鋁錳鈦合金，但有機溶劑揮發性強、電化學窗口相對較窄，難以得到錳含量高的合金膜，而且夾雜物較多，鍍層粗糙不致密。高溫熔鹽對設備腐蝕嚴重、沉積溫度較高，能耗較大，加之高溫下金屬從氯化物中沉積的化學反應是可逆的，導致沉積層容易產生枝晶或粉化，難以得到合金膜。因此，迫切需要尋找一種性能優異的溶劑作為電解質，離子液體的出現無疑為此提供了新的可能。

離子液體是室溫離子液體的簡稱，是一種由陰、陽離子組成，在室溫或室溫附近呈液態的有機鹽。它具有電化學窗口寬、導電性好、液態范圍寬、無蒸汽壓、穩定性好等優異性能，是一種綠色溶劑。在電沉積方面，離子液體融合了高溫熔鹽和水溶液的優點：具有較寬的電化學窗口和良好的導電性，在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積出的金屬和合金，但沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性；同時，在離子液體中還可電沉積得到大多數能在水溶液中得到的金屬，且無副反應，因而得到的金屬質量更好，電流效率更高，特別是對鋁、鈦、硅和鍺等很難在水溶液中電沉積得到的金屬更是如此。離子液體的上述特性及其良好的導電性使之成為電沉積研究的嶄新液體，在電沉積金屬方面得到越來越多的應用。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種離子液體電沉積鋁錳鈦合金的方法。本方法解決現有技術中有機溶劑電鍍毒性大、合金鍍層夾雜物多、鍍層粗糙不致密和熔鹽電鍍溫度高、能耗大、成本高、合金鍍層易粉化等問題，本發明通過以下技術方案實現。

一種離子液體電沉積鋁錳鈦合金的方法，其具體步驟如下：

（1）在惰氣環境中，將有機化合物與無水三氯化鋁按摩爾比1：1.5～3混合形成離子液體，然后依次在離子液體中加入錳鹽、鈦鹽，混合均勻后制成離子液體電解液，其中離子液體電解液中錳鹽的濃度為0.05～1mol/L、鈦鹽的濃度為0.01～0.5mol/L；

（2）以基體作為陰極，金屬鋁片、鈦片或石墨作為陽極，陽極與陰極的距離為0.2～5cm，在電流密度為40～100A/m²、溫度為20～100℃、步驟（1）制得的離子液體電解液下進行電沉積1～6h，然后取出陰極，經沖洗和干燥后，即在陰極基體表面得到鋁錳鈦合金。

所述有機化合物為氯化1-乙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基吡啶、氯化1-乙基吡啶、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨或苯甲基乙基氯化銨。上述離子液體皆為市購分析純。

所述錳鹽為氯化錳。

所述鈦鹽為四氯化鈦。

所述基體為碳鋼、不銹鋼、鎂合金、銅或鋁。

上述步驟（2）中的基體首先要進行預處理，方法如下：首先將基體用砂紙拋光打磨，然后依次采用鹽酸溶液（濃度為0.1mol/L）、丙酮、乙醇清洗，最后將預處理的基體干燥后即能作為陰極。

本發明的有益效果是：（1）本方法通過可控制沉積，沉積出錳含量6.1～36.4at%（at%為原子百分數），鈦含量在1.0～8.2at%的鋁錳鈦合金鍍層；（2）采用該方法獲得的鋁錳鈦合金鍍層均一、光亮致密、與基底結合牢固；（3）本發明工藝簡單，對設備的材質要求低，能耗較小，成本低廉。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1

該離子液體電沉積鋁錳鈦合金的方法，其具體步驟如下：