论文部分内容阅读
随着航空航天科学技术的发展,对钛和钛铝合金需求越来越大,目前工业上制备钛及钛铝合金的方法能耗大,污染环境等,需要研究出能耗低、排放少的新型绿色生产方法。本文系统的介绍了国内外用离子液体电沉积金属钛和钛铝合金方面的研究新进展,分析了离子液体在电沉积钛和钛铝合金的应用潜力,其主要工作如下:1)合成了各离子液体,并对他们的结构进行红外表征。2)测定各离子液体及加入TiCl4后的电导率,结果加入TiCl4后的电导率增大,并且其1nκ与1/丁符合Arrhenius方程κ=Ae-Ea/RT,计算得出活化能Ea降低,有利于金属的电沉积。3)由循环伏安扫描,得出[bmim]BF4+TiCl4和[bmim]PF6+TiCl4体系中,出现两对儿氧化还原峰,可能电沉积出金属钛;而氯化胆碱+尿素离子液体体系中,由于窗口较窄,只出现一对儿氧化还原峰,无法电沉积出钛。4)酸性[bmim]Cl-AlCl3+TiCl4的循环伏安曲线,出现三对儿氧化还原峰,推测此体系中可实现钛铝的共沉积,并且合金共沉积峰的ipc和v1/2呈线性关系,ipc随v1/2的增大而增大,此阴极电极过程为主要受扩散控制的准可逆过程。5)通过钛阳极的溶解价态的研究以及相应的循环伏安曲线分析,推测金属钛阳极首先氧化为低价钛,进而氧化成四价钛。6)通过离子液体中电沉积钛的实验得出:在[bmim]BF4和[bmim]PF6离子液体体系中,电极表面有褐色附着层,为TiCl3,但无法电沉积出金属钛,可能是钛离子价态的复杂性以及电沉积过程中产生的低价钛氯离子在离子液体中的溶解度极低等,所以需要继续寻找新的钛源及合适的离子液体。7)在酸性[bmim]Cl-AlCl3中研究钛铝合金的电沉积,设定单因子电解条件,研究基体材料、温度、电流密度等对沉积层的形貌以及电流效率等的影响,并通过SEM.XRD.EDS以及X-Ray荧光等检测手段对沉积层的形貌和成分进行分析,得出:电压、温度、电流密度较低时(1.5V、50℃、1.0mA·cm-2)的合金沉积层颗粒细小、独立,但生产效率较低,相反的,电压、温度或电流密度较高时(1.8-2.0V、70~80℃、5.0mA·cm-2),颗粒尺寸较大,电沉积层表面形貌比较均匀平整,附着力好,效果最佳;过高时(2.5V、90℃),晶粒易结成大块,且结合力差。