鎳鍍層作為最重要的防護(hù)裝飾性鍍層之一,廣泛應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪忻芮薪佑|到的金屬表面。然而鎳鍍層在與人體的皮膚長(zhǎng)期接觸后易被汗液腐蝕,產(chǎn)生鎳釋放現(xiàn)象,對(duì)人體造成過(guò)敏等危害。隨著社會(huì)發(fā)展,人們與金屬的接觸將愈發(fā)頻繁。出于安全的考量,國(guó)際上出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定限制與人體密切接觸的金屬材料的鎳釋放量。為了達(dá)到這一規(guī)定,減少甚至消除鍍層的鎳釋放量,尤其是鎳替代鍍層的研究工作有十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義。為解決鎳鍍層的鎳釋放問(wèn)題,本文創(chuàng)新性地提出以Al-Mn合金鍍層作為鎳替代鍍層,鍍層中完全不含鎳元素,從根源上消除鎳釋放的危害。本文采用離子液體電沉積技術(shù)制備具有不同晶體結(jié)構(gòu)的Al-Mn合金鍍層,研究了鈍化處理、光亮鍍對(duì)鍍層性能的影響,通過(guò)照相法對(duì)比鍍層的鏡面光亮程度,采用粗糙度儀、光澤度儀、電子顯微鏡分析鍍層的宏觀(guān)和微觀(guān)特征,采用顯微硬度計(jì)分析鍍層硬度,通過(guò)靜態(tài)浸泡腐蝕試驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試研究鍍層在人工汗液中的耐蝕性。研究結(jié)果表明:在A(yíng)lCl₃-EMIC-MnCl₂離子液體中電沉積得到的晶態(tài)Al-Mn合金鍍層均勻致密、與基體結(jié)合情況良好。鍍層在人工汗液中發(fā)生... 

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AlCl3-EMIC離子液體在353K時(shí)的離子種類(lèi)分布圖[55]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文103+427(1.3)3+27310(1.4)AlCl3-EMIC離子液體的路易斯酸堿性與兩種物質(zhì)的摩爾比例有關(guān)，如圖1.2所示。其中，路易斯酸性物質(zhì)是指能接受電子的物質(zhì)，路易斯堿性物質(zhì)是指具有提供電子能力的物質(zhì)。AlCl3-EMIC離子液體的路易斯酸堿性取決于液體中Al2Cl7-和Cl-的比例，Al2Cl7-可以接受電子，是路易斯酸性的離子，而Cl-可以提供電子，是路易斯堿性的離子，在A(yíng)lCl3-EMIC離子液體中，存在酸堿平衡的反應(yīng)，方程式如下：27+24(1.5)當(dāng)AlCl3與EMIC的摩爾比小于1時(shí)，離子液體中含有Cl-，不含Al2Cl7-，因此是路易斯堿性；當(dāng)AlCl3與EMIC的摩爾比等于1時(shí)，離子液體中不含Al2Cl7-和Cl-，只含AlCl4-，因此是路易斯中性；當(dāng)AlCl3與EMIC的摩爾比大于1時(shí)，離子液體中包含Al2Cl7-，不含Cl-，因此是路易斯酸性。圖1.2AlCl3-EMIC離子液體中路易斯酸堿性與AlCl3摩爾比例關(guān)系[56]Fig.1.2TherelationshipbetweenLewisacid/basepropertieswiththemolarratioofAlCl3ofAlCl3-EMICionicliquid[56]同時(shí)AlCl3-EMIC離子液體的路易斯酸堿性會(huì)影響離子液體的電化學(xué)窗口[57]。路易斯酸性的離子液體對(duì)應(yīng)的電化學(xué)窗口為0~+2.5Vvs.Al；路易斯堿性的離子液體對(duì)應(yīng)的電化學(xué)窗口為-1.9~+1.0Vvs.Al；路易斯中性的離子液體對(duì)應(yīng)的電化學(xué)窗口為-1.9~+2.5Vvs.Al，達(dá)4.4V。Al可在酸性離子液體中電沉積。除了較寬的電化學(xué)窗口外，AlCl3-EMIC離子液體還具有較高的電導(dǎo)率和較低的粘度。在298K時(shí)，電導(dǎo)率為17.1mS/cm，粘度為15.35mPa·s，而第二代

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文12的離子液體，沉積的電流密度為6mA/cm2，時(shí)間為4h，鍍層厚度為20μm。2014年，Cai[52]在相同的離子液體體系中制備Al-Mn合金鍍層，并探究了鍍層中Mn含量與鍍液中Mn濃度的關(guān)系。當(dāng)鍍液中MnCl2濃度為0.03~0.12mol/L時(shí)，鍍層中Mn含量隨著鍍液中Mn濃度的增加而增加，如圖1.3所示。圖1.3鍍層中Mn含量與鍍液中Mn濃度的關(guān)系[52]Fig.1.3TherelationshipbetweenMncontentincoatingandMnconcentrationinelectrolyte[52]之后，Hesham[85]，Ispas[27,86]，Huang[87]等人先后在相同的離子液體體系中進(jìn)行了Al-Mn合金的電沉積，內(nèi)容涉及鍍層的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐腐蝕性能、電沉積機(jī)理等。離子液體電沉積技術(shù)用于制備Al-Mn鍍層的趨勢(shì)逐漸增大。本課題組自2011年起開(kāi)展在活性金屬基體上利用AlCl3-EMIC離子液體體系電沉積制備非晶態(tài)Al-Mn合金鍍層的研究工作，鍍液中的MnCl2含量為0.2mol/L，電流密度為6~20mA/cm2，沉積時(shí)間為8~240min，鍍層厚度為1~20m。研究中使用的基體為NdFeB、TbDyFe材料，分別探究了基體材料的前處理、鍍層熱處理、鍍層鈍化處理等工藝對(duì)鍍層性能的影響，制備得到了硬度達(dá)5.4GPa、與NdFeB結(jié)合力大于13.4MPa、在中性NaCl溶液中鹽霧試驗(yàn)500h以上不產(chǎn)生黃銹的非晶態(tài)Al-Mn合金鍍層。1.7Al-Mn合金鍍層耐蝕性影響因素1.7.1錳含量對(duì)Al-Mn合金鍍層結(jié)構(gòu)的影響為了了解Al-Mn合金鍍層耐蝕性的影響因素，首先需要知道Al-Mn合金的相組成。圖1.4給出了Al-Mn合金相圖[88]，可見(jiàn)隨Mn含量的增加，Al-Mn合金從固溶Mn的Al逐步向Al12Mn、Al4Mn、Al11Mn4、Al8Mn5、Mn轉(zhuǎn)變。由于電沉積過(guò)程能量較大，得到的是非熱力學(xué)平衡的狀態(tài)，因此可以得到Al-Mn合金相圖中沒(méi)有的相，這也是采用電沉積方法得到Al-Mn合金

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬表面無(wú)鉻鈍化工藝研究進(jìn)展[J]. 吳慧斌,徐冰,譚志清.  廣州化工. 2019(23)
[2]NdFeB表面電沉積不同厚度Al-Mn鍍層的耐蝕性[J]. 詹吟橋,凌國(guó)平.  材料保護(hù). 2018(09)
[3]電鍍電流密度對(duì)鋁錳合金鍍層耐蝕性的影響[J]. 蔡婷婷,楊云,李艷芳,曹陽(yáng).  表面技術(shù). 2017(12)
[4]鋁及其合金化學(xué)轉(zhuǎn)化法的研究進(jìn)展[J]. 秘雪,滿(mǎn)瑞林,李波.  山東化工. 2017(11)
[5]AlCl3-EMIC離子液體電沉積光亮Al和Al-Mn鍍層[J]. 薛東朋,徐霸津,陳益明,張仇,凌國(guó)平.  化工學(xué)報(bào). 2015(S1)
[6]NdFeB表面離子液體電沉積Al-Mn和Al鍍層的耐蝕性[J]. 丁晶晶,凌國(guó)平.  材料保護(hù). 2014(02)
[7]離子液體電沉積及其應(yīng)用[J]. 凌國(guó)平,陳益明.  熱處理技術(shù)與裝備. 2013(06)
[8]釹鐵硼在A(yíng)lCl3-EMIC離子液體中電沉積鋁層的耐腐蝕性能[J]. 陳靜,凌國(guó)平.  材料保護(hù). 2011(11)
[9]稀土合金表面室溫熔鹽電沉積鋁的研究[J]. 凌國(guó)平,李巖,張舟永.  稀有金屬材料與工程. 2010(08)
[10]AZ31B鎂合金表面電鍍鋁錳合金的耐蝕性[J]. 張吉阜,張偉,杜克勤,嚴(yán)川偉,王福會(huì).  中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào). 2010(04)

博士論文
[1]鋁合金鋯基轉(zhuǎn)化膜的制備及成膜機(jī)理的研究[D]. 劉洋.哈爾濱工程大學(xué) 2017

碩士論文
[1]鋁合金鈦鋯體系無(wú)鉻鈍化工藝及其性能研究[D]. 王振文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]稀土磁性材料離子液體電沉積鋁錳合金及其性能研究[D]. 丁晶晶.浙江大學(xué) 2014
[3]電子產(chǎn)品鎳釋放機(jī)理、測(cè)試及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究[D]. 隋琳.北京郵電大學(xué) 2014



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