[发明专利]一种金属基体表面Al-Mn合金防护镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料表面镀膜防护领域，具体地，本发明提供了一种离子液体在金属基体表面电沉积Al-Mn合金防护镀层的制备方法。

背景技术

NdFeB作为第三代稀土永磁材料自80年代问世以来，由于其良好的磁性能和较丰富的资源储备，使得它在能源、汽车、家电和计算机工业中得到了广泛的应用。但是NdFeB永磁体表面疏松多孔，而且在其晶界交隅处或主相晶界上存在活性非常大的富钕相，因此NdFeB磁体的耐腐蚀性非常差，限制了其应用。因此提高NdFeB磁体的耐蚀性能就成为其实用化进程中必须要解决的问题。镁锂合金是目前最轻的金属结构材料。在航空工业、汽车工业、电子通讯和军事工业中有广泛的应用前景，被誉为最理想的电子产品壳体材料和轻型车辆转向系统材料。但其弹性模量低、可塑性差，特别是耐腐蚀性能差，严重影响了镁锂合金的广泛应用。镁锂实用金属中电位较负，易氧化，在空气中自发形成一层疏松多孔的氧化膜，在潮湿环境、酸性及中性介质中易受腐蚀，因此对镁锂合金表面进行处理以提高其耐蚀能力是十分必要的。目前常用的表面防护方法是电镀和化学镀金属及合金镀层，如Ni、Zn、Cu、Ni-Cu和Ni-Cu-Ni等镀层。虽然电镀和化学镀成本较低、得到的镀层均匀，但是这一过程一般是在水溶液中进行，镀液容易渗入基体而且电镀时会析氢，从而导致了镀层结合力较差，耐腐蚀性能下降。

Al及其合金镀层具有优异的性能，被视为良好的镀层保护材料。由于铝是一种非常活泼的金属，其电位低到-1.67V，因此只能在非水溶液中电镀。Al及其合金镀层一般由热浸镀、物理气相沉积(PVD)和高温熔融盐电沉积得到。但是这些方法分别有工艺复杂、成本较高、腐蚀容器，能耗高等缺陷。

综上所述，本领域尚缺乏一种成本低廉，能耗低，设备简单，耐腐蚀性能好的永磁材料表面保护方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉，能耗低，设备简单，耐腐蚀性能好，镀层性能优越的Al-Mn合金防护镀层的制备方法。

本发明的第一方面，提供了一种电镀液，所述电镀液包括二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体和锰盐。

在另一优选例中，所述电镀液用于在金属基体表面制备Al-Mn合金防护镀层。

在另一优选例中，所述的锰盐为氯化锰。

在另一优选例中，所述的电镀液由二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体和锰盐构成。

在另一优选例中，所述二取代氯化咪唑选自下组：1-丁基-3-甲基氯化咪唑、1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1,3-双甲基氯化咪唑、1-已基-3-甲基氯化咪唑、1-辛基-3-甲基氯化咪唑、1-癸基-3-甲基氯化咪唑，或其组合。

在另一优选例中，所述二取代氯化咪唑和氯化铝的摩尔比例为1：0.5～5，较佳地为为1：1～3，更佳地为1:1.5～2.5。

在另一优选例中，所述的锰盐浓度(以锰离子计)为0.001～0.7mol/L，较佳地为0.05～0.35mol/L，更佳地为0.10～0.20mol/L。

本发明的第二方面，提供了一种用于制备Al-Mn合金防护镀层的试剂组合，其特征在于，所述试剂组合包括高纯铝、二取代氯化咪唑、氯化铝和锰盐。

在另一优选例中，所述高纯铝为铝单质含量≥90%，较佳地≥95%，更佳地≥98%，最佳地≥99%。

在另一优选例中，所述高纯铝为铝丝状或铝板状。

在另一优选例中，所述试剂组合配成本发明第一方面所述的电镀液后用于电镀法制备Al-Mn合金防护镀层。

本发明的第三方面，提供了一种如本发明第一方面所述的电镀液的制备方法，所述方法包括步骤：

(a)将氯化铝加入到二取代氯化咪唑中，形成二取代氯化咪唑-氯化铝型离子液体；

(b)加入可溶性锰盐并溶解，形成氯化锰的二取代氯化咪唑-氯化铝溶液，即为电镀液。

在另一优选例中，所述的氯化铝为无水氯化铝。

在另一优选例中，所述的可溶性锰盐是氯化锰，较佳地为无水氯化锰。

在另一优选例中，所述方法还包括：步骤(a)中包括搅拌使得氯化铝完全溶解到二取代氯化咪唑；在步骤(b)之后还包括：电镀液配制完成后，加入高纯铝丝或铝板以除去离子液体中的杂质。

在另一优选例中，所述除去杂质的时间为24～48h。

在另一优选例中，所述步骤(a)和(b)的配制过程在干燥的惰性气体氛围下进行。

在另一优选例中，所述惰性气体氛围包括氮气、氩气或氦气氛围下进行。