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論文題目：離子液體中奈米晶鋁的電沉積製備及其防腐蝕效能研究
一、選題背景
金屬材料受周圍介質的作用而發生化學或者電化學作用而損壞，稱為金屬腐燭⑴。腐蝕時，在金屬的介面上發生了化學或電化學多相反應，使金屬轉入氧化(離子)狀態。特別是金屬在強酸強減環境中更易發生腐燭，例如化工裝置，地下管道，大海中航行的輪船等等。每年全世界因腐燭報廢的鋼鐵裝置相當於年產量的30%，已開發國家每年因腐姓造成的經濟損失約佔國民生產總值的2-4%，而我國每年因腐蝕造成的經濟損失至少達二百億。腐蝕會顯著降低金屬材料的強度、塑性、勒性等力學效能，增加零件間的磨損，縮短裝置的使用壽命，使裝置中原料發生洩漏以至於汙染環境，甚至造成中毒、火災、爆炸等災難性事故和資源能源的嚴重浪費。顯然，金屬構件的毀壞，其價值遠比金屬材料的價值大的多。腐蝕的巨大危害不僅體現在經濟損失上，它還會帶來慘重的人員傷亡、環境汙染、資源浪費、促進自然資源的損耗，所以研究金屬的腐燭，研究其腐燭機理並對其進行防護顯得非常重要。金屬腐燭一般通過兩種途徑進行：化學腐姓和電化學腐燭兩大類。化學腐姓是金屬在乾燥氣體和非電解質溶液中進行的化學反應的結果，是單純的氧化和還原的化學反應，反應過程沒有電流產生。主要有氣體腐燭和非電解質腐燭兩種型別;電化學腐燭是指發生電化學反應導致的腐燭，電化學腐姓的根本原因是材料表面及其內部形成了巨集觀電池和徵觀電池[2]。電化學腐姓是最普遍和最嚴重的腐燭，因此研究電化學腐蝕具有重要的`意義!
二、研究目的和意義
鋁不僅具有良好的機械效能和環境友好特性，而且因在空氣中極易形成緻密的保護膜其在通常環境(如大氣)中性質非常穩定。被視為極具潛力的塗/鍍層材料，鋁鍍層具有耐姓性高、外觀好、後處理簡單以及原料來源相對豐富等特點，可以對基體進行有效地防護。目前的研究表明，一些金屬塗/鍍層材料(包括鋁)的奈米化明顯地改進了其機械效能(如硬度的提高、耐磨效能的改進等);因此，開展奈米晶鋁和鋁基合金保護層的研究無疑具有重要意義。對於奈米晶鋁鍍層而言,位於晶界處原子分數增加，這可能增大材料的腐燭速率;.但晶粒大小的降低有利於鍍層表面形成緻密、均勻的氧化層，能夠有效地降低腐燭速率;同時奈米晶鋁鍍層的表面更加均勻，有利於降低其區域性腐性。所以通過新增新增劑使鍍層納來化進一步驗證奈米級的鍍層是否更有利於鍍層的防護。
三、本文研究涉及的主要理論
離子液體被定義為熔點在100X：以下的熔鹽，它僅僅由陰、陽離子(季銨鹽離子或取代的咪哩類離子等)組成。離子液體的歷史可以追溯到1914年，當時Walden[i6]報道了(EtNH2)+HN03-的合成(溶點12'C)。由於其在空氣中很不穩定而極易發生爆炸，所以當時並沒有引起人們的興趣以及太多的研究，這是最早的離子液體。1951年Hurley和Wiler^i7]首次合成了在環境溫度下是液體狀態的離子液體。他們選擇的陽離子是N-乙基吼徒，合成出的離子液體是溴化正乙基吼唆和氯化銘的混合物(氯化銘和漠化乙基嚏摩爾比為12)。直到1976年，美國Colorado州立大學的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl作電解液，發現這種室溫離子液體是很好的電解液，能和有機物混溶，不含質子，電化學視窗較寬。1992年)W]kes[i8]合成出氯化1-甲基-3-乙基味唾，離子液體的應用研究才真正得到廣泛的開展。離子液體作為室溫溶鹽，在離子液體中，陽離子通常具有較大的半徑並且其對稱性較差。離子液體具有不揮發、不易燃、環境相對友好、使用溫度範圍大以及對多數無機和有機化合物均有良好的溶解能力等優異特性，特別是其具有寬的電化學穩定視窗(一些離子液體的電化學穩定視窗大於5V)[19_22]。離子液體的上述優良特性使其適於作為電沉積銷鍍層電解液的溶劑。人們已在採用離子液體體系電沉積製備銘及其合金鍍層方面開展一定的探索[2，24]。
一般來說，離子液體的陽離子決定了離子液體的穩定性，而陰離子則決定了其功能性。按照正離子的不同可以將離子液體分為以下4類：燒基季銨離子型、燒基季鱗離子型、1,3-二燒基取代的咪唾離子型、N-燒基取代的吼唆離子型。根據負離子的不同可將離子液體分為兩大類：一類是商化鹽。這類離子液體制備也較為簡單，其製備方法是將固體的齒化鹽與A1C13混合撤拌即可得液態的離子液體,但因混合過程中會放出大量的熱，這一類的離子液體在配置過程當中要不斷的攪拌而且加入AlCb要少量多次以利於散熱。此類離子液體被研究得較早，其作為溶劑和電解液的應用也非常廣泛。此類離子液體具有離子液體的許多優點，但是其缺點是對水極其敏感,易吸收水分放出氯化氫使得離子液體變質，所以要完全在真空或惰性氣氛下進行處理和應用使其應用條件較為苛刻，在一定程度上限制了該類離子液體的應用。另一類離子液體，也被稱為新離子液體，Wilkes和Zaworotko於1992年首次報道了陰離子為PF6?或BF4_的味哩基離子液體，其在空氣和水存在的條件下顯示了良好的穩定性。這類離子液體不同於A1C13離子液體，其組成是固定的，而且其中許多品種對水、對空氣穩定，此後，對於水和空氣穩定的離子液體的種類不斷增多，效能(如熱穩定性和電化學穩定性)逐漸提高。該類離子液體，在真空或乾燥空氣的條件下於100°C左右進行熱處理，可以很容易地將液體中的水含量降至Ippm以下，因此近幾年取得驚人進展，其應用領域不斷擴充套件。其正離子多為燒基取代的咮唾離子[RiR3lM]+,如+,負離子多用BF4-、PF6-，也有CFsSCV、(CF3S02)2N-、C3F7COO"、C4F9SO3-、CF3COO-、SbFfi-、AsF6_等為負離子的離子液體。
四、本文研究的主要內容
以低碳鋼等材料為基體，在氯化1-乙基-3-甲基-咪唾離子液體中中採用陰極電沉積法制備鋁鍍層。研究電沉積條件如電極電位/電流、新增劑種類與含量等對沉積過程和鋁鍍層性質的影響;探討脈衝[73](或方波)電鍍引數(如頻率、高低電流/電位等)對電沉積過程和鍍層物理化學性質的影響。通過對不同引數影響規律特別是不同技術手段(如脈衝和新增劑等)協同作用規律的研究，明確對鍍層組成和徵結構進行有效調控的途徑，探求奈米晶鋁和鋁基合金鍍層的可控電沉積製備方法。釆用電化學阻抗譜、塔菲爾極化曲線等電化學方法，結合線上/離線的表面觀察和譜學技術，研究奈米晶鋁和鋁基合金鍍層在侵蝕性介質(如氯化鈉溶液等)中的腐蝕演化行為。通過熱氧化的方法對鋁鍍層進行氧化，增大氧化膜的厚度，增強蝕鍍層的耐腐蝕效能。
五、寫作提綱
摘要
Abstract
第一章緒論
1.1金屬材料的腐蝕與防護
1.1.1金屬的腐蝕
1.1.2金屬的主要防護方法
1.2鋁及鋁合金概述
1.2.1鋁及鋁合金的基本性質
1.2.2鋁及鋁合金的應用
1.2.3金屬鋁鍍層的製備工藝及其特點
1.3離子液體概述
1.3.1離子液體的定義及其發展
1.3.2離子液體的分類
1.3.3離子液體的合成
1.3.4離子液體的純化
1.3.5離子液體的應用
1.4電鍍新增劑概述
1.4.1電鍍新增劑的基本介紹
1.4.2電鍍新增劑的作用
1.5本課題研究的意義和內容
1.5.1課題的提出及意義
1.5.2研究課題的主要內容
第二章實驗材料及研究方法
2.1實驗試劑與儀器
2.2離子液體的配製
2.3電極鍍前預處理
2.4電沉積
2.5新增劑對離子液體影響的電化學測試
2.6樣品的測試表徵
2.6.1掃描電鏡及能譜分析
2.6.2XRD分析
2.6.3耐蝕性側試
2.6.5鍍層的熱處理
第三章2-氯煙醯氯對離子液體中電鍍鋁的影響
3.1引言
3.22-氯煙醯氯對離子液體的電化學影響
3.2.1迴圈伏安曲線分析
3.2.2開路電位下離子液體的阻抗圖
3.2.3沉積電位下離子液體的阻抗圖
3.3鍍層表徵
3.3.1鍍層掃描電鏡分析
3.3.2鍍層的截面圖
3.3.32-氯煙醯氯過量後
3.3.4XRD圖譜分析
3.3.5鋁鍍層能譜分析
3.4鍍層耐腐蝕性的測試
3.4.1電化學阻抗測試
3.4.2極化曲線測試
3.4.3浸泡實驗
3.5脈衝電流電鍍
3.5.1無新增劑離子液體中脈衝電流電鍍與直流電電鍍
3.5.2有新增劑離子液體中脈衝電流電鍍和直流電電鍍
3.6本章小結
第四章煙醯氯鹽酸鹽和熱處理對鋁鍍層的影響
4.1煙醯氯鹽酸鹽對離子液體的電化學影響
4.1.1迴圈伏安分析
4.1.2沉積電位下阻抗圖
4.2鍍層電鏡分析
4.3鋁鍍層能譜分析
4.4XRD衍射儀分析
4.5煙醯氯鹽酸鹽量過多時對鍍層影響
4.6鍍層氧化處理對其耐蝕性的影響
4.7本章小結
第五章結論與展望
5.1結論
5.2展望
參考文獻
六、目前已經閱讀的主要文獻
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