[發(fā)明專利]離子液體體系中共沉積Al?Zn合金鍍層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410799196.5
• 申請(qǐng)日: 2014-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN104388992B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖成;丁晶晶;江奕東;梅軍;劉煥明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中物院成都科學(xué)技術(shù)發(fā)展中心
• 主分類號(hào): C25D3/56
• 分類號(hào): C25D3/56;C25D21/10
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 王蕓,劉雪蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電鍍方法，特別涉及一種離子液體體系中共沉積Al-Zn合金鍍層的方法。

背景技術(shù)

鋁鋅合金鍍層具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，且因我國(guó)鋅和鋁的儲(chǔ)量很大，因而鋁鋅合金鍍層日益受到人們的關(guān)注，并在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的工藝是采用復(fù)合電鍍的方法或熱浸鍍的方法來(lái)獲得鋁鋅合金鍍層。但這兩種方法在工藝上均存在一定的缺陷：復(fù)合電鍍工藝采用高溫熔鹽技術(shù)，形成的鍍層厚度與成分的均勻性較差，且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，能耗大；熱浸鍍工藝因高溫加熱能耗過(guò)大而導(dǎo)致成本很高。如何獲得高質(zhì)量的鋁鋅合金鍍層，且制備過(guò)程對(duì)環(huán)境友好、綠色環(huán)保已成為一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種離子液體體系中共沉積Al-Zn合金鍍層的方法。該方法以金屬銅為基底材料，以離子液體體系為鍍液，可以制備出成分精確可控的Al-Zn合金鍍層，鍍層致密、平整、均勻；且該制備方法是低溫制備，有效地降低了能耗，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述離子液體體系中共沉積Al-Zn合金鍍層的方法，包括以下步驟：將金屬Cu片依次經(jīng)打磨、拋光、超聲清洗前處理后，浸入鍍液中進(jìn)行恒電位電沉積處理；所述鍍液由二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體和二取代氯化咪唑-氯化鋅型離子液體組成；所述二取代氯化咪唑-氯化鋁型離子液體由二取代氯化咪唑和AlCl₃按照摩爾比為1：1～4組成，二取代氯化咪唑-氯化鋅型離子液體由二取代氯化咪唑和ZnCl₂按照摩爾比為1：1～4組成；所述鍍液中Zn的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1～5％；采用三電極體系，以經(jīng)前處理的金屬Cu片為工作電極，以純度為99.99wt％的金屬Zn片或Al片為對(duì)電極，以純度為99.999wt％的金屬Pt絲為參比電極；施加于工作電極的電位為-1.0～-1.4V。

本發(fā)明采用的是在離子液體體系中電化學(xué)共沉積制備Al-Zn合金鍍層。離子液體又稱室溫熔鹽，它是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子組成，在室溫附近呈液態(tài)的鹽類。在上述方法中，采用的是三電極體系，其中金屬Cu片為工作電極，金屬Zn片或Al片(金屬Zn或Al的純度為99.99wt％)為對(duì)電極，金屬Pt絲(純度為99.999wt％)為參比電極。工作電極表面發(fā)生Al和Zn的共沉積，對(duì)電極上發(fā)生Zn或Al的溶解。

優(yōu)選地，所述Cu片的超聲清洗是在稀硫酸中超聲清洗10～20min，所述稀硫酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5～10％。采用稀硫酸清洗能有效去除Cu片表面的油脂及氧化物。最佳優(yōu)選地，所述超聲清洗是在稀硫酸中超聲清洗10min，所述稀硫酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％。

優(yōu)選地，所述鍍液溫度(即電沉積溫度)為20～50℃。申請(qǐng)人經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鍍液溫度是影響Al-Zn合金鍍層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。當(dāng)鍍液溫度小于20℃，會(huì)影響傳質(zhì)過(guò)程，獲得的Al-Zn合金鍍層不夠致密、均勻；當(dāng)鍍液溫度大于50℃，得到的Al-Zn合金鍍層上層呈枝晶長(zhǎng)大，宏觀上呈金屬光澤，采用超聲清洗時(shí)大量粉末脫落下來(lái)，鍍層質(zhì)量差。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鍍液溫度為20～40℃。最佳優(yōu)選地，所述鍍液溫度為40℃。通過(guò)對(duì)鍍液溫度的進(jìn)一步優(yōu)選，可以獲得表面更加致密、平整、均勻的Al-Zn合金鍍層。

在上述方法中，施加于工作電極上的電位為-1.0～-1.4V(vs Pt)。申請(qǐng)人經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施加于工作電極上的電位是獲得成分精確可控Al-Zn合金鍍層的關(guān)鍵因素。根據(jù)Al-Zn合金鍍層厚度及成分的不同，可以選擇施加于工作電極上的電位為-1.0～-1.4V(vs Pt)。但是當(dāng)施加于工作電極上的電位小于-1.4V，得到的Al-Zn合金鍍層中Zn含量幾乎為零；當(dāng)施加于工作電極上的電位大于-1.0V，無(wú)Al的析出，即施加于工作電極上的電位不在-1.0～-1.4V范圍內(nèi)，均無(wú)法制備出Al-Zn合金鍍層。