此体系理想的熔盐组成是ＮａＣｌ、ＫＣｌ的摩尔分数为1:1。国内外许多工作者对此体系进行了研究。Ｇｏｄｓｈａｌｌ〔9〕曾经采用等摩尔分数的ＮａＣ1—ＫＣ1熔盐体系,在800℃下对镍基高温合金实现了电解渗铝。研究结果表明,只有在该熔融盐体系中加入少量的氟化物才能使渗铝层质量得到改善。
石声泰〔10〕等也用同样的熔融盐体系研究了在工业纯铁上电解渗铝的过程。混合熔融盐中ＮａＣ1与ＫＣ1的摩尔分数比为1:1,另加少量冰晶石,在900℃和1.5Ａ/ｄｍ2～2Ａ/ｄｍ2的电流密度下进行电解渗铝。实验表明,渗铝层的增重由电流密度和时间决定,与温度无关。
邓志平、吴纯素〔11〕用含有少量冰晶石的等摩尔分数的ＮａＣ1-ＫＣ1熔盐体系,在800℃～900℃温度范围内,对镍基高温合金电解渗铝进行了研究。结果表明,铝原子往基体内部的扩散是整个过程的速度控制步骤。在电解渗铝过程中,其扩散电流与电解时间的平方根成反比。
杜道斌〔12〕则在900℃、电流密度1.5Ａ/ｄｍ2下研究了工业纯铁上用此体系电解渗铝过程中铝的初期沉积现象、长大过程以及沉积初期的相结构。结果表明,铝在沉积初期即发生选择性偏聚现象,随着渗铝时间延长,铝继续沉积,并产生聚合和扩展,其形态呈球状。
⑵ＡｌＣｌ3-ＮａＣｌ
熔盐体系Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1熔融盐体系是近年来熔盐理论和技术研究中十分活跃的一个分支。该熔融盐体系的熔点低,其共晶温度为175℃(ＡｌＣｌ3:80ｗｔ%,Ｎａ Ｃｌ:20ｗｔ%)。
李庆峰〔13〕等在玻璃碳电极上用Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1熔融盐进行了电镀铝的实验研究。所用电镀熔盐组成为:Ａ1Ｃ1350.1ｍｏｌ%、ＮａＣ149.9ｍｏｌ%,温度为175℃。发现当电流密度低于0.07Ａ/ｄｍ2时,得到絮状铝镀层;当电流密度在0.2Ａ/ｄｍ2～1Ａ/ｄｍ2时,得到光滑铝镀层;而当电流密度高于1.5Ａ/ｄｍ2时,得到树枝状或多孔状铝的沉积层。
Ｂ.Ｎａｙａｋ〔14〕等用Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1熔融盐在黄铜上进行了电镀铝试验。熔融盐中,质量分数分别为80%Ａ1Ｃ13、20%ＮａＣ1。在135℃～195℃温度范围内,采用旋转阴极法,在不同的电流密度下得到光滑、致密、外观银白色的铝镀层。他们还用相同的熔融盐体系对低碳钢电镀铝进行了研究〔15〕,发现旋转阴极显着地提高铝镀层的质量且增大枝晶生长的临界电流密度。
牛洪军等〔16〕以黄铜为基体材料,对Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1熔融盐体系铝镀层的显微形貌及耐蚀性进行了初步的研究。熔融盐中Ａ1Ｃ13质量分数变化范围为70%～80%,电镀温度范围为180℃～200℃,电解渗铝时间30ｍｉｎ,阴极电流密度1.39Ａ/ｄｍ2。研究结果表明,阴极电流密度对电镀铝层形貌有很大影响。当电流密度为1.39Ａ/ｄｍ2时,铝镀层为均匀、细小的等轴晶粒。随着电流密度的增大,晶粒尺寸越来越大,而且越来越不规则,越来越不均匀。当电流密度达到4.17Ａ/ｄｍ2时,晶粒长大并且具有一定的方向性。当电流密度高达5.56Ａ/ｄｍ2时,出现了明显的树枝状结构。
⑶ＡｌＣｌ3-ＮａＣｌ-ＫＣｌ
熔盐体系三元Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1熔盐体系是近年来研究较多的一个无机熔融盐体系。与Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1熔盐体系相比较,Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1熔盐体系的共晶点更低,为98℃(Ａ1Ｃ13,60ｍｏｌ%;ＮａＣ1,28ｍｏｌ%;ＫＣ1,12ｍｏｌ%)。
冯秋元等采用熔融盐电镀法对Ｑ235钢在Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1熔融盐中电镀铝的可能性以及电镀工艺对电镀铝层组织形态的影响进行了研究。结果表明,Ｑ235钢在熔融盐中可以进行电镀铝。经ｘ射线衍射分析表明,镀层的相结构为单相铝。镀层的厚度随电流密度的增大和电镀时间的延长而增加,与电镀时间的平方根成线性关系。
Ｐ.Ｆｅｌｌｎｅｒ〔18〕等在Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1熔融盐体系中添加表面活性物质,在铁基材料上进行了电镀铝的研究。在温度为160℃～200℃范围内,电流密度从1Ａ/ｄｍ2～25Ａ/ｄｍ2变化,电镀时间为5ｍｉｎ～180ｍｉｎ。研究发现,表面活性物质可以降低Ａ1Ｃ13在熔盐中的质量分数,从而显着改善铝镀层的质量。他们还用脉冲电流对此三元熔融盐系进行了研究〔19〕,发现用脉冲电流可以使阴极电流密度高达15Ａ/ｄｍ2～18Ａ/ｄｍ2。
王吉会等〔20〕利用Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1三元无机熔盐体系在Ｑ235低碳钢基体上进行了镀铝试验。结果表明,Ａ1Ｃ13-ＮａＣ1-ＫＣ1无机熔盐体系镀铝层为银白色,并呈现均匀、细小的针片状生长特征。铝镀层的最佳工艺为电流密度3.34Ａ/ｄｍ2,电镀时间45ｍｉｎ～90ｍｉｎ。
