铝的电镀技术研究进展（一）

车刀

　　铝是地壳中含量最多的一种金属元素,占7.5%(质量分数)。它不仅具有金属光泽、耐腐蚀等性能,而且质轻、无毒、导热、导电,用铝或铝合金制成各种金属材料的表面镀层,可获得耐蚀、美观,且具有优良力学性能的复合材料。然而铝是一种非常活泼的金属,其标准电极电位为-1.66V,比氢还负,因此铝的电沉积不能在铝盐的水溶液中实现,而只能在非水溶液中进行。国内外对非水溶液电镀铝进行了大量的研究,并已开发出两大基本体系:有机溶剂体系和熔盐体系,熔盐体系又分为无机熔盐体系和有机熔盐体系。本文将对这两种体系进行综述。
　　1有机溶剂体系
　　电镀铝的研究最初是在有机溶剂体系中进行的,该体系应用最早、工艺也相对成熟,但缺点是镀液配制复杂、性能不稳定,有机溶剂易挥发、易燃、有刺激性气味和毒性。
0 P4 }% R5 N! i' u! d+ N) l　　1.1几种有机溶剂体系
0 W/ i1 P8 d% B8 H3 N, H0 K, `0 G) ?　　已经开发出有代表性的电镀铝有机溶剂配方有:氯化铝-LiH-乙醚、三乙基铝(TEA)-NaF-甲苯、氯化铝-四氢铝锂(LiAlH4)-四氢呋喃(THF)、氯化铝-正丁胺-二乙醚、AlBr3-烷基苯类溶剂(如甲苯、乙苯,二甲苯)。
　　在氯化铝-LiH-乙醚体系〔1〕中,理想的配方组成为1L乙醚溶剂镀液中AlCl3:2mol～3mol,LiH:0.5mol～l.0mol,操作温度为室温。当电流密度为2A/dm2～5A/dm2时,可以25μm/h～50μm/h的沉积速度获得0.5mm～0.75mm的镀层。在这组配方中LiH充当添加剂的作用,有助于改善镀液的导电性。
+ O% W) z) Q# h0 t: l. I　　D.R.Dotzer〔2〕对化学组成为2mol三乙基铝+lmolNaF+3.35mol甲苯的三乙基铝-NaF-甲苯体系进行了研究。在80℃～95℃,电流密度为0.5A/dm2～5A/dm2下,铝镀层的平均沉积速度为10μm/h～20μm/h。电解液的比电导对镀层质量影响很大,其值主要取决于NaF与TEM的比值、甲苯的量和温度。
0 K! i- Q/ _1 N" U　　T.Daenen等〔3〕利用氯化铝-四氢铝锂-四氢呋喃组成的电镀液在室温获得了致密、光泽好、附着性好的铝层。电流密度为1A/dm2时的对应沉积速度为12.4μm/h。施镀过程中LiA1C14和A1HCl2两种化合物起着关键作用,它们的比值越大,得到的镀层质量越好,沉积速率也越大。
9 D! \5 x5 |1 c- i9 \0 f! s　　I.A.Mercies和D.B.Salt在电流密度为3.54A/dm2,温度为20℃时,电解由氯化铝一正丁胺二乙醚(氯化铝:36.7wt%,正丁胺:12.28wt%,二乙醚51.02wt%)组成的电解液获得了至少0.004mm厚的铝镀层。获得好镀层的关键是使用高纯度的无水AlCl3。
　　对于A1Br3-烷基苯类溶剂体系〔5～7〕,效果最好的是A1Br3-甲苯-乙苯,典型配方按质量比2:1:1组成,采用这种配方,G.A.Capuano等在电流密度为4A/dm2时获得了色彩明亮,附着力强、致密的铝。
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