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铬镀层的硬度高、耐蚀耐磨性好和装饰性优良,因而被广泛应用于电子材料、腐蚀防护和装饰性材料等领域。目前，普通水溶液体系电沉积铬镀层技术存在两大难题：其一，镀液中一般需添加有机添加剂，因这些有机物也会参与电沉积反应而致使镀层结构为非晶态；其二，电沉积过程一般伴随着严重的析氢反应，影响镀层质量。与水溶液相比，离子液体作为一种绿色电解质，具有宽的电化学窗口、低挥发性、高的导电率等特性。以其作为电解质，不仅可解决普通水溶液电沉积过程中的析氢反应，提高镀层质量，而且因其电化学稳定性好，可防止铬的碳化物产生，直接获得晶态铬镀层，从而简化工艺。因此本文分别研究了[BMIM]Br和[BMIM]HSO4两种离子液体体系中三价铬电沉积铬镀层的工艺及其有关基础理论。首先，分别采用一步法和两步法合成了1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([BMIM]Br)和1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([BMIM]HSO4)，并利用红外光谱对它们的结构进行表征。采用循环伏安法测定了[BMIM]Br和[BMIM]HSO4的电化学窗口分别为2.7V和3.0V。其次，采用正交优化实验分别研究了[BMIM]Br和[BMIM]HSO4两种离子液体体系中三价铬电沉积铬镀层的工艺，获得了最佳工艺条件。在[BMIM]Br体系中制备铬镀层的最佳工艺为：沉积电位为-1.80V，沉积温度为80℃，沉积时间为80min。在该工艺条件下可制备6.2μm厚的铬镀层。在[BMIM]HSO4体系制备铬镀层的最佳工艺为：沉积电位为-1.90V，沉积温度为80℃，沉积时间为100min。在该工艺条件下可制备9.4μm厚的铬镀层。扫描电镜对铬镀层的表面形貌研究表明，这两种离子液体中制备的铬镀层晶粒均细小，表面平整，光滑，无裂纹；电子能谱分析表明镀层为纯铬镀层，X-衍射分析表明镀层为晶态铬。最后，采用循环伏安曲线，稳态极化曲线，恒电流阶跃技术，电化学阻抗技术，恒电位阶跃技术等电化学测试技术，分别研究了在[BMIM]Br和[BMIM]HSO4两种离子液体中Cr3+的还原过程和电结晶机理。循环伏安曲线研究表明，Cr3+的阴极还原过程都分两步进行：Cr3++e=Cr2+；Cr2++2e=Cr，均属于受扩散控制下不可逆反应过程，其扩散系数分别为2.3×10-6cm2/s和1.49×10-7cm2/s。稳态极化曲线和恒电流阶跃曲线进一步验证了Cr3+在[BMIM]Br和[BMIM]HSO4两种离子液体中的还原机理是分两步进行的。电化学交流阻抗研究表明，在[BMIM]Br和[BMIM]HSO4两种离子液体中，Cr3+的还原在低频区受扩散控制，高频区受电荷转移控制。恒电位阶跃电流-时间暂态曲线的结果表明，两种离子液体中Cr3+在玻碳电极上电结晶机理都属于受扩散控制下的三维瞬时成核机理。