固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

本论文首先综述了铝合金及镁合金表面处理方法及目前镀锌、 铜及镍前处理的研究进展，然后以氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂为介质，利用置换镀方法在铝合金及镁合金表面制备了均匀、连续、致密的铜(Cu)镀层和镍(Ni)镀层，并探讨了将Cu镀层和Ni镀层作为铝/镁合金预处理层用于后续化学镀 Ni-P 的可行性。考察了氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中纯铝表面置换镀 Zn、Cu、Ni的热力学可行性，系统研究了铝及铝合金表面置换镀Cu、Ni的动力学行为及镀层的结构特点，通过加入络合剂调节置换镀Cu、Ni的沉积速率，进而得到了均匀致密、与基底结合良好的Cu、Ni镀层。将铝合金表面所得的Cu镀层及Ni镀层用于化学镀Ni-P的预处理层，研究了Cu镀层及Ni镀层对化学镀Ni-P的沉积速率、镀层结构与性能的影响。此外，对氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中镁合金表面置换镀Cu的动力学过程进行了研究，并探索了利用置换镀方法在氯化胆碱-乙二醇中制备二元合金镀层的可能性。获得的主要研究结论如下：

1. 氯化胆碱-乙二醇中在纯铝表面置换镀Zn、Cu及Ni在热力学上都是可行的，但是由于锌和铝的还原电位差别较小，因此沉积驱动力极小，即使通过加入常用的锌离子络合剂调节电位也无法得到Zn镀层；纯铝表面置换镀Cu的沉积速率较快，短时间内就可以得到Cu镀层，加入络合剂硫脲能够很好地抑制铜的沉积速率，实现了置换镀Cu的可控制备，得到了均匀致密的Cu层；纯铝表面置换镀Ni的沉积速率非常慢，通过加入硫脲增大了沉积的驱动力，进而加快了沉积速率，在一定时间内得到了均匀的Ni镀层。

2. 由于纯铝表面所得Cu镀层的均匀性与致密性等都优于Ni镀层的，且所用的沉积时间较短，因此着重研究了氯化胆碱-乙二醇中铝合金表面置换镀Cu层的动力学过程，在铝合金表面实现了Cu的连续沉积，得到了均匀致密且与基底结合良好的Cu镀层；铝合金基底中所包含的主要元素如Si、Cu、Mg及Zn等对铜层的沉积过程及结构影响很大，合金中Si及 Cu元素有助于铜层的均匀沉积，而Mg元素不利于铜的均匀沉积。

3. 将铝合金表面制备得到的Cu和Ni镀层应用于化学镀Ni-P的预处理层，结果发现在氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中得到的具有微-纳多级结构的Cu颗粒可以极大地促进Ni-P镀层的沉积，显著提高化学镀Ni-P的沉积速率，为中低温条件下铝合金表面化学镀Ni-P提供了一种新的技术途径；铝合金通过置换镀Cu、Ni后得到的化学镀Ni-P层结构致密，耐蚀性好，起到了提高铝合金耐蚀性的作用。

4. 在氯化胆碱-乙二醇中镁合金表面制备了置换镀Cu层，对溶有铜盐的氯化胆碱-二乙醇溶液进行除水陈化处理，一定程度上优化了置换镀Cu的生长过程，提高了Cu层的均匀性。 得到的Cu镀层也可直接用于化学镀Ni-P的预处理层，得到了均匀性和致密性较好的Ni-P镀层。

5. 尝试了氯化胆碱-乙二醇体系中铝合金表面置换镀复合镀层，可以获得颜色鲜亮，均匀性较好的Cu-Sn镀层，有望应用于铝合金表面的装饰性涂层。除此之外，还成功制备了具有电容特性的Ni-Ag复合镀层。