铝合金是现代社会中不可缺少的结构工程材料,铝合金表面电镀是其重要的表面改性技术。在铝合金表面电镀生产中,有毒的氰化物浸锌前处理工艺仍被广泛使用,为此本文开发了一种全新的前处理方法来取代浸锌工艺以杜绝氰化物的使用。通过使用离子液体（[EMIm]TfO）与乙醇（EtOH）组成的混合溶剂体系在铝合金表面直接恒流电沉积致密平整的Cu-Zn合金层,达到了铝合金表面绿色环保的电镀前处理的要求。本文确定了在[EMIm]TfO-EtOH混合体系中制备Cu-Zn合金层的最佳工艺参数,并对比了该合金层与氰化物浸锌层的性能。此外,在混合体系下还研究了Cu-Zn合金的电沉积行为,探讨了添加剂2,2-联吡啶的作用机理。乙醇的加入能提高[EMIm]TfO-EtOH混合体系的电导率并降低体系的活化能,红外光谱分析表明,电导率的增加归因于乙醇分子与[EMIm]⁺形成了氢键。[EMIm]TfO-EtOH-2混合体系的电化学窗口最宽,并且该体系所制得的镀层形貌相对最佳,在此混合体系基础上,通过单因素实验进一步确定了制备所需致密Cu-Zn合金镀层的电镀工艺参数:乙醇体积分数20%,c（CuCl₂）=60 mmol·L^-1,c（ZnCl₂）=300 mmol·L^-1,沉积时间30 min,搅拌速度300 r·min^-1,镀液温度50℃,电流密度3 mA·cm^-2,添加剂2,2-联吡啶1.0 g·L^-1。对比研究Cu-Zn合金镀层与氰化物浸锌层发现,两种沉积层在铝合金表面都具有良好的结合力。在较小的尺度内观察,Cu-Zn合金镀层表面更加光滑;Cu-Zn合金镀层耐蚀性能优于浸锌层。此外,进一步研究了两种沉积层作为铝合金电镀过渡层的效果,在两种过渡层表面电镀得到的镍镀层都表现出良好的结合力和较好的耐蚀性,沉积在Cu-Zn合金层上的镍镀层更加光滑。本课题确定的电沉积工艺制备的Cu-Zn合金镀层是完全可以替代氰化物浸锌层,从而消除氰化物的使用。CV曲线测试显示,Cu²⁺在[EMIm]TfO-EtOH-2体系中的还原为两步还原:Cu²⁺→Cu⁺和Cu⁺→Cu,而Zn²⁺的还原为一步完成:Zn²⁺→Zn。Cu²⁺的存在能够抑制Zn²⁺的还原,乙醇含量的升高,则有利于Cu-Zn合金的共沉积。主盐浓度升高使得Cu-Zn共沉积的还原峰负移,溶液中ZnCl₂浓度过低或过高时都会抑制Cu-Zn合金的共沉积;溶液温度对Cu-Zn合金还原峰的峰值电势影响较小。Cu的沉积在[EMIm]TfO-EtOH-2体系下属于多电子多步骤的异相反应,反应过程属于准可逆过程。Cu-Zn合金的共沉积以及Zn的还原都是不可逆过程,且该过程的反应速率由扩散控制。CV、LSV、CA等电化学测试表明,添加剂2,2-联吡啶对Cu-Zn合金的电沉积行为有较大影响,添加剂使得金属离子沉积还原变得困难,但增大了Zn²⁺还原的反应速度,同时也降低了Cu²⁺还原的反应速度,但对Cu-Zn沉积反应的电流和电势没有明显影响;添加剂2,2-联吡啶能够改变Cu、Cu-Zn和Zn电沉积的成核方式。XRD分析显示,在设定的-0.85 V、-1.75 V、-2.10 V电势下分别获得了纯Cu、Cu₅Zn₈合金、Zn等镀层;SEM观察显示,添加剂2,2-联吡啶能够对沉积层的微观形貌产生较大的影响。