關鍵詞：電鍍;鋁合金;熔鹽體系
電鍍作為表面處理的重要組成部分,已被廣泛應用在了各個工業部門。隨著科學技術和工業的迅速發展,單一鍍層已不能滿足人們的需要,因此具有許多單金屬不具備的優異特性的合金電鍍開始受到關注。從18世紀40年代開始,有關電鍍合金方面的文獻資料就陸續發表了,貴金屬合金和銅鋅合金是最早得到的電鍍合金。之后伴隨著熔鹽電化學的應用與發展,上世紀中葉開始,熔鹽電鍍成為一門新型工藝,現在也步入了合金電鍍的行列。目前在熔鹽中已研究的合金電鍍[1-9]有:Cu-L,iFe-Nd,Li-Pd,Nb-Sn,Ca-Li-K,Al-L,iAl-Cr,Al-Mn,Al-Co,Al-N,iAl-Ti等,其中研究最多,最具代表性的就是鋁合金的熔鹽電鍍。特別是美國、法國、日本等國家在這方面取得了很大的進展,日本已進入應用試驗階段,而我國目前在這方面僅處于初級階段。對電鍍鋁及合金的低溫研究大體分為兩種體系:一是研究在低溫熔鹽(尤其是有機熔鹽)中電沉積這些合金。例如從MEIC-AlCl3或AlCl3-BPC熔鹽中電沉積了Al-Cr,Al-Nb等合金。二是有些熔鹽常溫下的電導率較低,使用時溫度需要升高到100℃及以上,因此,研究150~200℃低溫熔鹽電沉積鋁合金也不少,例如在NaCl-AlCl3熔體中電沉積Al-Mn,Al-Nb,Al-N,iAl-Co。本文主要綜述低溫無機熔融鹽體系電鍍鋁合金的研究進展。
1·無機熔鹽電鍍合金
鋁合金有優異的抗腐性、裝飾性、可加工性且無毒無污染,是一種理想的防護層。但鋁的電極電位決定了鋁合金的電鍍不能用常規的水溶液。人們曾嘗試了用真空鍍鋁和熱浸鍍鋁來獲得鋁鍍層,但真空鍍鋁的工藝設備較復雜,成本較高不適用于大眾產品;熱浸鍍鋁的高操作溫度不僅對鍍件材質有影響,而且膜厚不好控制,鍍件易變形,從而使鍍件的性能得不到保證。出現較晚的熔鹽電鍍無疑顯示了巨大的應用潛力。工藝設備要求簡練,操作溫度低,熱應力小,對基體材料無損傷;且熔鹽電鍍能夠克服某些金屬在水溶液中進行電鍍時電流效率低,鍍層易有裂縫、微孔,產生點腐蝕等弊端,鍍件性能優良;可獲得熱熔法制得合金相圖上沒有的合金和性能優異的非晶態合金。可見熔鹽電鍍有廣泛的應用前景。
無機熔鹽體系方面主要是指金屬鹵化物的體系,另外還有氰化物溶劑體系和氧化物熔鹽。在60年代末Cook提出了一種稱作“Metalliding”的熔鹽電解滲金屬的方法,起初采用的熔融鹽是氟化物,后來人們在氯化物體系中經電解獲得了滲鋁層。使用氯化物代替氟化物作電解質的主要優點是無毒和價廉。經常使用的無機熔融鹽溶劑有NaCl、KCl或二者的混合物。最早的氯化物熔鹽體系是NaCl-KC,l這類熔鹽的熔點約為800~1000℃,對設備條件要求很高。AlCl3-NaCl和AlCl3-NaCl-KCl熔鹽體系是近年來研究較多的無機熔融鹽體系,前者的使用溫度為180~250℃,后者可在較低溫度下使用。
當然采用熔鹽電鍍也有不利的方面,比如一大部分熔鹽介質溫度是很高的;如果選用易水解的氯化鋁做溶劑或溶質時,必須要有惰性氣體的保護,這就需要更精密的儀器或更先進的技術以確保熔鹽反應過程的穩定性。要求電解槽較高的耐腐蝕性。還有就是因為熔鹽電沉積通常為擴散控制過程,很易獲得枝晶狀沉積物進而影響整個電沉積過程。
1·1熔鹽電鍍的理論基礎
熔鹽電鍍時,固體陰極表面上同時進行著電化學過程和結晶,也不斷發生著電極表面的生長和破壞。可以定性的認為,只有電解質中具備熱力學穩定的、具有合適的絡合陰離子時,金屬才以緊密狀態析出。如果絡合離子不穩定,則從絡合物中分解出高濃度自由陽離子便會在陰極上還原,在陰極上沉積出樹枝狀晶體或粉末;如果絡合離子太穩定,它的還原電位達到堿金屬的沉積電位,發生有液相或氣相的堿金屬與難熔金屬共沉淀的現象,可能生成顆粒狀的陰極產物或一層平坦的陰極粘泥。只有絡合陰離子的穩定性適中時,才可能直接被還原,沉積出性能好的沉積物。
對于鋁和常見二價化合物的合金,可由以下方程給出:
考慮到極化與去極化,鋁合金共沉積時沉積電位應有以下關系:
共沉積的基本條件是兩種金屬離子的電沉積電位相等,但是一般合金的析出電位與其標準電極電位差別很大,并且影響因素較多,例如上面提到的離子的絡合狀態,還有過電位及金屬離子放電時的互相影響等。因此,單依據金屬的標準電極電位來預測能否發生合金的共電沉積有很大的局限性。200℃時,Al3+在氯化物中的標準電極電位是2·097,而Ni2+在氯化物中的標準電極電位是1·282。理論上兩者很難實現共沉積,但試驗表明鋁鎳是可以共電沉積出來的。為了實現共沉積,可以采用多種方法:a)改變離子濃度,這應用于金屬電位相差不大的時候,通過降低電極電位較正的金屬離子濃度,或增大電極電位較負的金屬離子的濃度,從而使它們的析出電位互相接近,達到共沉積目的。b)加絡合劑,這需要選擇合適的絡合劑,不僅可以有效的使金屬離子的平衡電位向負方向移動,還能增加陰極極化。c)加添加劑,添加劑對金屬離子的平衡電位影響不大,主要是影響金屬的極化,這是因為添加劑在陰極表面會被吸附或能形成表面絡合物,對陰極的反應有明顯的阻化作用。這種阻化作用是有選擇性的,一種添加劑只對特定金屬的電沉積有作用,所以也需要選擇適宜的添加劑。
1·2影響鍍層性能的因素
(1)熔鹽純度
熔鹽的純度是得到良好鍍層的至關重要的因素。通常應用的氟化物鹽,氯化物鹽等常含有氧化物,碳化物等。如果在熔鹽中有氧化物或氫氧化物,則沉積出的金屬鍍層會硬且脆。在氮氣氛圍下電鍍,由于氮氣的溶解也會對鍍層不利,例如在典型的鍍鈮件中,鍍層中含有0·39%O,0·003%H和0·001%N時,其硬度為93DPH;含0·021%O,0·0005%H和0·0005%N時,其硬度為70DPH。像AlCl3、KCl這樣的鹽還極易吸水,所以在電鍍前必須先將這些雜質去掉,也就是熔融鹽的純化(凈化)。一般情況下,凈化的過程要同時用到物理方法和化學方法。氯化物由于其較強的吸水性,要經過真空處理,通氯氣,通氯化氫氣,預電解等凈化處理。
(2)電鍍溫度
在合金電鍍時,升高溫度加快了離子遷移和擴散速度,從而使陰極擴散層內金屬離子濃度升高,促進了較正性金屬先沉積,從而使鍍層中較正金屬相對含量增加。同時,溫度升高極化降低,但對不同金屬影響程度不同,即析出電勢向正方向移動的數值不一定,這樣就有可能使兩種金屬的析出電勢相接近,有利于合金的共沉積。當然,不同的熔鹽體系有不同的適宜溫度,電鍍過程都有一段適宜的溫度范圍。一般說來,溫度的底限取決于熔融鹽的熔點,最高溫度則是一個臨界溫度。當溫度超過臨界點時,鍍層的品質就會下降,例如,高溫可能導致絡合物分解,從而使沉積物與基體的粘結性快速變差;熔鹽的蒸汽壓也會隨溫度的升高而增大,這就導致熔鹽的揮發損失增大;另外,溫度升高也會使電流效率降低。但溫度也不能太低,溫度太低了,熔融鹽的粘度較大,不利于電鍍的進行。所以要確定一個最佳溫度,就要考慮到溫度對體系所有物理化學性質的影響,最終通過試驗來確定。
(3)電流密度
電流密度太低或太高都會導致電鍍不成功或鍍層質量達不到要求。對于我們通常研究的受擴散控制的金屬共沉積過程來說,一般較貴金屬的沉積速度更接近電流密度上限,電流相對變化對其沉積速度影響不大,而對較活潑的金屬的沉積速度影響顯著,因此提高電流密度有助于較活潑金屬在鍍層中含量的增加。體系的高限電流密度隨著溫度和被沉積金屬離子濃度的增大而增大。此外,電流密度的大小也會影響沉積物結晶體晶粒的粗細,這也是判斷鍍層特性的一重要指標。只有選擇合適的電流密度,才能確保鍍層的質量。
2·熔鹽電鍍鋁合金
2·1熔鹽電鍍Al-Cr合金
目前研究的Al-Cr合金鍍層,從無機熔鹽到有機熔鹽都取得了良好的鍍覆結果。T·P·Moffat分別從電鍍溫度為175℃的2AlCl3-NaCl熔鹽體系和室溫下的2AlCl3-TMPAC(氯化三甲基苯胺)熔鹽體系中成功制得鋁鉻合金鍍層。在AlCl3-NaCl熔鹽體系中得到的合金鍍層,在高過電位下是兩相組成:fcc和金屬玻璃。Cr原子分數為11%~14%時fcc的晶格參數a=0·4047nm;當鍍層中含有25%Cr時是單一的金屬玻璃相。從AlCl3-TMPAC熔鹽體系電鍍得到的Al-Cr合金鍍層的表面非常光滑,具有光亮的金屬色,且結合力很好,觀察微觀結構會看到有根瘤狀物。但是從AlCl3-NaCl熔鹽體系中電鍍得到的Al-Cr合金的組成為Al59Cr41,合金鍍層表面呈烏灰色,有的部分表面粗糙。Muhannad Rostom Ali等則在AlCl3-BPC(氯化-丁烷吡啶嗡)熔鹽體系中,在室溫,0·1~0·3mol/L的CrCl2濃度,5~35A/m2,-0·1~-0·45V的電鍍電位下獲得8μm后的合金鍍層。當鍍層中Cr原子分數大于41%時,鍍層就不再是單相了,這時由Al和Al-Cr金屬間化合物(Cr4Al9,Cr5Al8,CrAl3,Cr9Al17)組成。用EPMA分析鍍層表面,鉻與鋁的平均原子比為54:56,X-射線分布顯微攝影表明鍍層中兩金屬是均勻分布的。
對鍍層的性能檢測:在0·15mol/L的磷酸溶液和0·1mol/L的硫酸溶液中,鉻鈍化膜的超鈍化溶解分別接近0·75V和0·9V。合金鍍層中鉻原子分數只要有5%~7%就可以形成與鉻相同的鈍化膜,可見在鋁合金中加入鉻會抑制鈍化膜的溶解。對含鉻20%~50%的合金鍍層在600℃~800℃高溫下分別加熱氧化4,6,8,16h,保持空氣流速150cm3/min,氧化品的質量增加是溫度和時間的函數,與普通不銹鋼相比,Al-Cr合金鍍層的質量增加很小,足以說明Al-Cr合金鍍層優異的耐高溫氧化性。很薄的一層Al-Cr膜就可以保護鋼材不受高溫氧化,Al-Cr合金鍍層降低了沉積層與鋼材界面的氧分壓。
2·2熔鹽電鍍Al-Ni合金
熔鹽電鍍Al-Ni合金是研究過渡金屬元素與Al形成共沉積合金中的一種,Al-Ni合金鍍層無毒無污染,有望代替Cr鍍層。形成的Al-Ni系金屬化合物由于具有許多優異的性能,使得Al-Ni合金在工程技術領域有廣泛的應用前景。Ni的加入大大提高了Al的耐腐蝕性和強度。早期由美國的T·P·Moffat等人從2AlCl3-NaCl熔鹽體系中,以150℃的電鍍溫度電沉積出Al-Ni合金,其中熔鹽中Ni(Ⅱ)的濃度為0·17mol/L,電鍍電壓不高于0·60V。WillianR·Pitner等從33·3%~66·7%(摩爾百分比)的AlCl3-MEIC(氯化-1-甲基-3-乙基吡啶嗡鹽)熔鹽體系中電鍍得出Al-Ni合金鍍層,其中Ni(Ⅱ)在熔鹽中的含量為20%(質量分數),電鍍溫度選擇在了40℃,并且用到了苯作助溶劑。
Al-Ni合金的沉積層中Al的含量與沉積電壓大小成線性關系,隨沉積電壓的升高而減小,且比理論值要低。另外,沉積層中Al的含量與電流密度沒有線性關系,只是大體趨勢上隨電流密度的增大而增大。合金的組成與熔鹽中Ni(Ⅱ)的濃度沒有關系。當電壓低于0·60V時就形成Ni1-xAlx合金層,電壓在0~0·6V之間時,合金的組成是電壓的函數。在0·30V的電壓條件下得到的合金鍍層組成為Ni85Al15是單一的fcc結構,晶格參數為0·356nm。鍍層結構緊密,顆粒均勻,針狀表面形貌且含有根瘤狀體,尺寸從10~30μm。在0·0V電壓下得到的合金只是很均勻的黑色粉末,結合力較差。特別在室溫條件下當沉積層中含15%的Al時為兩相平衡結構,由金屬間化合物Ni3Alfcc和NiAl的有序混合而成[25]。這兩種結構是具有最低能量的結構,是Al-Ni系金屬化合物中最具代表性的兩種。Ni3Al具有高溫抗氧化性和抗燒蝕性,耐磨性和抗氣蝕性等良好的特殊性能,單晶Ni3Al具有良好的塑性。NiAl耐高溫,密度低,導熱系數高,具有優異的抗氧化性能,是理想的航空、航天用高溫鍍層材料。
Muhannad Rostom Ali等在AlCl3-BPC(氯化-丁烷吡啶嗡)熔鹽體系中成功電沉積出明亮光滑的Ni3Al合金鍍層,其中AlCl3-BPC-NiCl2的摩爾比為6·14:3·07:0·09;試驗溫度選擇80℃,電流效率高達98%。試驗表明Ni從熔鹽體系中是通過在晶體生長初期的瞬時成核機制電沉積在陰極基體上的;由于控制電流和控制電位影響鍍層形成的多個階段,所以很難通過控制電流和電位的方法制得單相Ni3Al合金鍍層。另外,試驗的Tafel斜率(42mV/dec)和二價Ni離子的傳遞系數(1·5)表明過程的限速步驟是陽離子向陰極擴散的過程。孫淑萍等人在AlCl3-NaC-KCl熔鹽體系中得到了Al-Ni合金鍍層。在熔鹽組成為AlCl360~62%(mol),NaC:lKCl為1:1(mol),電鍍溫度150℃,陰極電流密度是20~80mA/cm2的條件下獲得了致密均勻的合金鍍層。沉積電壓范圍是1·5~3V,鍍層厚度通常為15~20μm。試驗表明當鍍層中Ni含量較低時鍍層表面呈現菜花狀,隨著Ni含量的增加花狀逐漸消失,并出現普通合金鍍層所特有的單個或長串的瘤節狀凸起物。總體來說合金鍍層中含Ni量不高,可能是因為NiCl2在AlCl3-NaCl-KCl熔鹽體系中的溶解度不高的原因。當鍍層中Ni的質量分數為2·5%時Al相是主要的,伴隨著鍍層中Ni的增加,Ni1·1Al0·9合金相增加。Al-Ni合金鍍層的耐蝕性和硬度隨鍍層中Ni含量的增加而增強;試驗的循環伏安曲線表明Al-Ni合金是共沉積的,Ni的加入使鋁更易析出,合金析出較快,成核后晶胞迅速長大成晶體,這降低了鍍層的耐蝕性。
3·熔鹽電鍍鋁合金的發展和前景
鋁合金鍍層具有鋁廉價,低密度,易形成鈍化膜等優點,普遍具有耐蝕性。部分鋁合金鍍層具有金屬玻璃結構,從而具有美觀的鏡面光滑外表,進而不再需要其他處理就可應用于儀器、儀表的表面。不同的鋁合金又各有其特殊功能,例如鋁鈷合金鍍層具有記憶作用的磁性;鋁鈮合金鍍層的超導性等。如今無機熔鹽電鍍鋁合金尚屬新型工藝,其電鍍理論,技術條件,形成機理及應用等方面還有待于進一步研究開發,對研究較多的二元鋁合金可以考慮加入不同添加劑,或加入第三元素改善鍍層性能。熔鹽電鍍鋁合金的研究開發潛力很大,既可以豐富我們的熔鹽電鍍理論,又可以發展表面加工技術的應用。
低 溫 熔 鹽 電鍍 鋁 錳 合 金 的 研 究 張 萬 靈 。劉 建 容 ，過 家 駒 ，郭 乃 名 １ 武漢鋼鐵 （ 團） 司技術 中心 ，湖北 武漢 ４ ０ ８ ；２ 北京科技 大學 ，北 京 １０ ８ ） （． 集 公 ３０ ０ ． ０ ０ ３ 〔摘 且能 抗 高溫腐 蝕 ， 由于其在 水溶 液 中的 還 原 電位 低 于氫 ， 而鋁鍍 層 要 〕 鋁 對 于鋼 具有 陰極保 護 作 用 ， 但 因 其 對低 碳 鋼 在 Ａ Ｃ Ｎ Ｃ 熔 鹽 中 電鍍 鋁錳 合 金 的工 藝及 不能從 水 溶液 中制備 ， 應 用 受到 了限制 。采 用 熔鹽 電鍍 法 ， １１一 ａ １ 性 本 光 致 與碳鋼 基體 附著 良好 的合金 鍍層 ； 層 的 鍍層 組 織結構 、 能進行 了研 究。結 果表 明 ： 工 藝可獲 得平 滑 、 亮 、 密 ， 鍍 錳 含 量 隨熔 鹽 中錳 含 量 的增加 而增 加 ， ０ ０％ 鍍 大 １ 當錳含 量在 １ ％ ～３ 時， 層 為鋁 固溶體 與非 晶 態 的混 合 相 ， 于 ３ ％ 時 ， 混合 相 到非 晶 態相 的轉換 點在 ３ ％ ～３ ％ ； 層 由微 米級 的球 狀物 堆 砌 而 成 ， ３ ａ １ 為非 晶 態相 ， ０ １ 鍍 在 ％Ｎ Ｃ 溶液 中具有 優 其 ／０ 良的耐 蝕性 ， 平均 腐蝕 率僅 是熱 鍍鋅 層 的 １ １ 。 〔 關鍵 詞 〕 電鍍 ；鋁錳 合金 鍍層 ；低 溫熔 鹽 ；腐 蝕 〔 Ｑ５ ， ９ 中圖分 類號 〕 Ｔ １３ １ 〔文獻 標識 碼 〕 Ａ 文 ０ １ ５０ ２０ ）０— ０６— ３ 〔 章編 號 〕 １０ —１６ （０４ １ ００ ０ Ｕ 刖 昌 組織 結構 檢測 分 析 。 面 的熔 鹽 。干燥 后 進行 鍍層 性 能 、 鍍層 具有 機械 隔離 作 用 、 電化 學 陰極 保 護作 用 ， 能有 效 ． 鍍 １ ２ 鍍 液 、 層 分 析 極大 地 延長 其 使用 壽 命 ，地提 高基 體材 料 的耐蝕 能 力 ， 因而 Ｃ 鍍 液 中錳 含量 采用 Ｉ Ｐ分光 光度 分 析 法分 析 。用 電 子 作 為 一種 有效 的手 段 它 被 廣 泛 地 應 用 于 金 屬 防腐 蝕 之 中。 探 針 二次 電 子 像 測 量 鍍 層 厚 度 。用 掃 描 電 鏡 觀 察 鍍 層 形 銀 金 鎳 鉻 鋅 錫 相 鋁常見 的鍍 層有 銅 、 、 、 、 、 、 等 ， 對而 言 ， 對 鋼 本 ＩＡ ＵＤ Ｍ Ｘ ３ 貌 。用 日 ＫＧ Ｋ ／ Ａ 一 Ｃ型 ｘ射 線 衍 射 儀 分 析 鍍 且 應具 有 陰極保 護作 用 ， 抗 高溫 腐蝕 性強 ， 用 于 電氣 、 電子 、 ３１ ％Ｎ Ｃ 溶 層 結構 。用 Ｍ ５ 腐蝕 測 量 儀 測 定 ３ ａ １ 液 中 的極 化 石 冶 潛汽車 、 油 、 金及 化 工 設 備 等 方 面 ， 力很 大 。但 鋁 在 水 評定 鍍層 的 耐蝕性 。 曲線 和極 化阻 力 ， 鍍 應 溶 液 中還原 電位 低 于氫 ， 層 不能從 含 水 的溶 液 中制 備 ， ． １３ 鍍 層 孔 隙 度 的 測 定 用 受到 了 限制 。為 了獲 取 鋁 及 其 合 金 鍍 層 ，目前 采用 的 方 ０ １ ６ 按 １ Ｌ亞鐵 氰 化鉀 、０ Ｌ鐵 氰 化 鉀 、０ Ｌ氯 化 即法 主要 有 熱 浸 鍍 ， 從 含 鋁 的 有 機 電 解 質 中 獲 得 電 沉 浸 ５ ｍｎ 鈉 配制測 試溶 液 ， 漬 濾 紙 并 將 其 粘 貼 在 鍍 層 表 面 ． ｉ 積‘ 從 。本 研 ， 含鋁 及其 合 金 的熔 鹽 中獲 得 電 沉 積 。〕 根據 評 后 取下 ， 濾紙 上 的 藍色斑 點數 量 ， 定鍍 層 的孔 隙度 。 鍍究 主要 探討從 熔 鹽 中獲 取 鋁 錳 合 金 電鍍 層 的 方 法 、 層 組 織結 構 與耐 蝕性 。 ２ 結 果 與討 論 １ 試 驗 方 法 ． ２ １ 鍍層錳含量 面 結 對鍍 層進 行 線 掃描 、 掃描 ， 果 見 圖 １和 圖 ２。在鍍 ． １ １ 電鍍 ／ 表 層厚 度 １２處測 定 了鍍 層 成分 ， １是 不 同錳 含 量 鍍 層 的 Ｃ ａ１ 的 然 將分 析純 Ａ１１和 Ｎ Ｃ 按 ２：１ 摩 爾 比熔 融 ， 后 加 實測結 果 。入氯 化錳 使其 溶解 成 電鍍液 。根據 對金 屬錳 含 量 的要 求 加 ２ ５低碳 鋼 ， 寸 為 ６ ５ｘ４ 用 入氯 化錳 。 電鍍樣 材 為 Ｑ ３ 尺 １ ０，０ Ｌ的 高燒 杯 作 電鍍 槽 ， 防 止 施 鍍 過 程 中 鋁 鹽 的 揮 ８０ｍ 為 用輕 質 耐火磚 制 作一個 圓形 的塞 蓋 ， 于密 封 。 電鍍 陽發， 用 ９５ 按燒 杯 大小 制成 的 圓筒 。極 為用 純 度 ＞９ ． ％的 鋁板 、 其 在 ０ ａＨ 電鍍前 對 試樣進 行 除油 活 化 ， 工 藝 為 ： １ ％Ｎ Ｏ ｎ然 再 ５ １溶 液 中浸泡 ３～５ｍｉ， 后用 水 沖洗 ， 在 １ ％ＨＣ 溶 液 中 （） 掃 描 ａ 線 ｂ （）鋁 錳 元 素 分 布 ０Ｓ除去試 樣 表面 的油 污使 表 面呈 活化狀 態 。活化 ２ ， 圖 １ 鍍層 橫斷 面成 分沿厚 度方 向的分 布 利 試 樣裝 在 電極棒 上 ， 用 多 圈 無 級 調 速 攪 拌 機 使 其 以 ０ ０ｒｍ ０７０～１ ０ ／ 的轉 速旋 轉 ，電鍍 電流 密 度 控 制 在 ５ ０ ０～８ Ａ ｃ 電鍍 時 間 分 別 設 定 為 １ １ ，０ ｍｉ； 液 溫 度 低 ｍ ／ｍ ， ０，５ ２ ｎ 鍍 ０ 于 ２０ｏ 通 Ｃ。以普 通 電鍍 電源 控 制 電鍍 電 流 ， 電 到預 定 的 取 洗試驗 時 間切斷 電 源 ， 出試樣 用水 沖洗 冷 卻 ， 去 粘 附在 表 ａ （ ）二 次成像 ｂ （ ）鋁 元素 面分布 Ｃ （ ）錳元 素面分 布 〔 ０４— ４— ８ 收稿 日期 〕 ２０ ０ ２ 圖 ２ 鍍層 元素 面分 布 低 溫 熔 鹽 電 鍍 鋁 錳 合 金 的 研 究 表 １ 鍍層 錳 質量 分數 電子探 針分 析結 果 這 ８基 的非 晶態 的混 合相 ， 與 〔 〕 本相 符 。隨著鍍 層 錳含 量增 試樣 號 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ０ １ ９ １ １ Ａ （ １） ｌ３ １ 衍 在 ６衍 加 ，１１１ 和 Ａ （１ ） 射峰 逐 漸 變弱 ， １ 射 圖譜 中 錳 量 ／ ９６ １． ｌ． １８ ２ ． ２． ２． ３． ６４ ６４ ４． ％ ． ４５ ８０ ２． ４ ２ ６５ ８８ ２６ ３． ３． １７ 錳 ０６ ％ ， 而非 晶峰 則 （ 質量 分 數為 ３ ．０ ）這 兩個 衍 射 峰 消失 ， 隨錳 含量 的增 加而 升高 ， 相反 ， ８ ７ ％ 仍未 發現 其他 直到 ４ ．０ ， ， 左側 為鍍 層 ， 圖 １ 圖 ２為鍍 層 的橫 斷 面 ， 右側 為 基體 金 晶峰 出現 。這 說 明 沒 有 鋁 錳 金 屬 間化 合 物 生 成 。 由 此 可 ａ 圖 ｂ為 屬 。 圖 １ 中橫 線為 線掃 描軌 跡 ， １ 鋁錳 元 素 的分 布 。 當含 錳量 在 ９ ８ ％ 一２ ．０％時 ， 層 為 鋁 相 和 非 晶 態 見， ．０ ９６ 鍍 鋁由此 可以看 出 ， 錳在 鍍層 中均勻 分 布 。 圖 ２ａ為鍍 層 斷 面 當錳 含 量 在 ３ ．０％ 一４ ． ０ 時 ， 非 晶 相 。 相 的混 合 物 ； ０６ ８７％ 為 圖 ｂｃ 可 的二次 電子 像 ， ２ ， 分別 為鋁 與 錳 元 素 的面 分 布 ， 見 ， 由鋁相 和非 晶 態 相 混 合 物轉 換 為 全 部 非 晶 相 的 轉 換 點 在 鍍層 的成 分 是均 勻 的 。其 他 錳 含 量 的鍍 層 也 如 此 ，這說 明 ００ ％ １Ｏ ％之 間 。 ３ ． ０ 一３ ． ０ 這種 成 分分 布 的均勻 性 與錳 含量 無 關 。 ． ２ ４ 鍍 層 錳 含 量 的控 制 ．２ ２ 鍍 層 厚 度 。 熔 鹽 內加入 的錳 與鍍 層 中錳 含量 的關 系 見 圖 ５ 鍍層 厚 度與 電鍍 的電流 密度 和時 間有 關 。相 同 的 電流 密度 下 ， 層 的厚度 隨 電鍍 時 間 的增 加 而 增 加 。試 驗 結 果 鍍 ０ 鋈 ５ 為： ａ 電鍍 １ ｉ ， ０ ｒ ｎ 鍍層 厚度 在 １ ｍ 以下 ； ０ ５ｒ ｎ 鍍層