[发明专利]一种在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料科技领域，具体涉及一种在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜的方法。

背景技术

铝镁合金是指主要含铝、镁，且铝的含量较高的金属合金材料。铝镁合金是当前生产生活中用到的最轻的金属结构材料之一，它的密度小、比强度和比刚度很高，并且具有很强的电磁屏蔽能力，同时金属铝、镁在地壳中的含量丰富，容易获得丰富的原材料来源。因此，铝镁合金正在被广泛地应用在汽车、国防、通讯电子和航空航天等领域。铝镁合金薄膜在丝阵的Z-箍缩实验中的应用同样受到广泛的关注和研究，在超细钨丝（直径小于10μm）表面覆盖一层铝镁合金薄膜，组成的丝阵可以提高X射线的功率和产额。

传统生产铝镁合金的方法有熔融金属铝、镁压铸法，化学转化镀层法，气相沉积法，激光表面合金化法等，这些方法虽能获得高镁含量的铝镁合金，但由于存在能耗较高，生产流程较长，环境污染严重等问题，一般都用来制造铝镁合金块材，很难达到丝阵的Z-箍缩实验中要求的薄膜形态。与传统方法相比，电化学沉积法在薄膜和粉体的制备上是一种很有前景的方法；利用电化学沉积的方法，可以实现铝镁合金薄膜的制备，且合金成分和镀层厚度在一定范围内可控。

但由于金属铝、镁的标准电极电位均比氢更负，铝、镁的电沉积必须在一个非水的体系下进行；电沉积铝、镁等活泼金属常用的非水体系主要是有机溶剂、离子液体、无机熔盐等体系。在有机溶剂、离子液体体系中都存在镀液体系不稳定，原料成本高昂，镀液配置不易，使用寿命较短，制得的铝镁合金薄膜中镁含量较低等问题。目前，国内采用氯化铝+氢化铝锂+溴化镁的四氢呋喃-苯有机溶剂体系在低碳钢基体上进行了铝镁合金的电镀实验，得到了光滑、致密、均匀的铝镁合金薄膜，合金中镁的含量最高能达到2.09%（摩尔分数），国外通过在氯化铝-氯化1-丁基-3-甲基咪唑的离子液体中添加氯化镁，电沉积得到的铝镁合金中镁含量为2.2%（摩尔分数）。而在丝阵的Z-箍缩实验中，要求包裹在钨丝外的铝镁合金中镁的含量较高，且在一定范围内可控，以期获得更高功率和产额的X射线，使X射线辐射脉冲满足氘氚靶丸的等熵压缩、压缩的均匀性和对称性以及光谱结构等方面的要求。为了制备符合丝阵的Z-箍缩实验要求的铝镁合金薄膜，低温无机熔盐体系下在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜成为了广泛研究的重点。

发明内容

本发明目的是提供了一种在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜的方法。该方法采用低温无机熔盐体系作为电镀液，在低温无机熔盐体系中，氯化铝和氯化镁作为主盐，氯化钠和氯化钾作为支持电解质；以超细钨丝作为电沉积阴极，铝为阳极，控制电镀温度，电镀时间以及电流密度等，在惰性氛围保护下采取带电入槽方式进行铝镁合金薄膜在超细钨丝表面的电沉积。

本发明的详细技术方案是：

一种在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜的方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1.配制低温无机熔盐电镀液：以无水氯化铝、无水氯化镁为主盐，氯化钠、氯化钾作为支持电解质，配制低温无机熔盐电镀液体系，各成分的重量百分比为60%～85%的无水氯化铝，3%～10%的无水氯化镁，12%～30%的氯化钠、氯化钾混合物，并通入惰性保护气体10～90分钟；

步骤2.电镀前电镀液预电解除杂：将经步骤1所得混合物在130～180℃下加热搅拌10～60分钟，插入两铝电极，在惰性保护氛围下进行预电解除杂，电流密度控制在0.1～1A/dm²，除杂时间为30～120分钟；

步骤3.电沉积镁铝合金薄膜：以铝电极为阳极，超细钨丝为阴极，步骤2所得的熔盐为电镀液，在惰性保护氛围下，控制电镀温度为200～250℃，电流密度为0.1～6A/cm²，电镀时间为10～90分钟，即在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜。

通过以上步骤，可以在超细钨丝表面电沉积一层致密、与基底结合牢固的铝镁合金薄膜，电镀好后的钨丝时，采用冷却至室温的煮沸过的去离子水进行清洗，再用无水乙醇清洗。

综上所述，一种在超细钨丝表面电沉积铝镁合金薄膜的方法全程都通入对氯化铝和氯化镁呈化学惰性的气体进行保护，防止氯化铝挥发以及镀层被氧化，惰性保护气体可以是高纯氩气或高纯氮气等。

步骤1所述无水氯化铝、无水氯化镁、氯化钠、氯化钾需经过严格除水，氯化钠、氯化钾在300～600℃下干燥3～8小时，无水氯化镁在80～120℃下真空干燥6～48小时。氯化钠、氯化钾混合物中氯化钠和氯化钾为任意质量比。