[發明專利]離子液體體系中共沉積Al-Mn合金鍍層的方法有效

申請號：	201110338443.8	申請日：	2011-11-01
公開（公告）號：	CN102337570A	公開（公告）日：	2012-02-01
發明（設計）人：	張麗鵬;甄美靜;梁寒冰;于先進;張暉;耿加強;于兵;吳云霞;谷城;張明明;韓濤;馮旭;高新	申請（專利權）人：	淄博德豐化工有限公司
主分類號：	C25D3/66	分類號：	C25D3/66
代理公司：	青島發思特專利商標代理有限公司 37212	代理人：	耿霞
地址：	256400 山東省淄博市桓***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	離子液體體系中共沉積 al mn 合金鍍層方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種電鍍方法，具體涉及一種離子液體體系中共沉積Al-Mn合金鍍層的方法。

背景技術

自從發明電沉積冰晶石-氧化鋁熔體制備鋁以來，迄今仍然是生產鋁的工藝。通過不斷地改進電解質組成和投料的方式，現今電流效率已達到90％以上，電能消耗也是越來越低。此法經過100多年的發展，已經相當成熟，但仍存在電解溫度高、能耗巨大、污染嚴重等問題，迫切需要研發電解溫度更為溫和、能源利用效率更高的新工藝。目前朝著低溫、節能、節約原材料的電沉積方向發展。2005年世界鋁產量居世界之首，成為僅次于鋼鐵的重要工程金屬。鋁電沉積層由于具有較好的延展性、耐蝕性和抗氧化性，被廣泛應用在防蝕、電子、裝飾、熱能、光學、航空等方面。在鋁基體加入其他元素后，可以得到比單一電沉積鋁更好的性能，比如，具備更好的耐蝕性，更好的裝飾性和功能性，所以近年來鋁合金的研究也在蓬勃發展。鋁錳合金電沉積層由于具有優異耐蝕性和裝飾性引起廣泛注意，金屬玻璃結構的發現，更加引起人們對Al-Mn合金電沉積層的興趣。雖然熔融鹽電沉積鋁錳工藝研究起步較晚，但在一些發達國家發展非常迅速。例如，日本住友金屬公司已經制造了一種可與不銹鋼媲美的高耐蝕性電沉積非晶態鍍鋁錳合金鋼板。這種新型電沉積層鋼板耐酸、耐堿、耐熱性均屬優良；因為是非晶態的電沉積層結構，可延展性、加工性很好；在鹽水噴霧試驗下，抗腐蝕能力非常高，具有與不銹鋼媲美的耐蝕性(四年內不發生銹蝕)，焊接性與冷軋板方式相同；通過電沉積后處理(拋光或者精飾等)還可以著色；電沉積層鋼板的外觀漂亮。目前，此技術仍處于領先水平。我國在這方面的研究報道卻較少，國內此類研究仍處于實驗室階段，還尚無進行大批量生產。

Vecchio-Sadus等采用Na₂AlF₆-AlF₃-CaF₂-Al₂O₃體系在850℃下成功電解出Al，電流效率高達95％。低溫鋁電解的關鍵在于尋找一種能夠在較低溫度下有效溶解Al₂O₃的電解質。離子液體由于電化學窗口寬，低溫下對氧化物或無機鹽類有一定的溶解度，利用離子液體作為電解質替代高溫熔鹽用于電解Al，在節能與環保方面具有重大意義。Kamavaram等首次報道了在無水AlCl₃和[BMIM]Cl混合制得的離子液體中電解AlCl₃，得到了純度為99.89％的金屬鋁。Jiang等系統地研究了電沉積Al的成核過程及電沉積鋁的表面形態。目前所報道的用于Al電解的離子液體都是基于AlCl₃型離子液體進行AlCl₃電解。由于AlCl₃型離子液體性質不穩定，對水敏感，需要在真空或惰性氣氛下制備和使用，限制了其應用。優選適宜的離子液體直接電解Al₂O₃是開發新型離子液體電解質低溫電解Al₂O₃的新趨勢，這需要改變離子液體陰離子或陽離子取代基而設計合成具有特殊性質的離子液體。Matsumoto等合成了[EMIM]NbF₆及[EMIM]TaF₆用于金屬的沉積或作為催化劑，有較好的性能。Whitehead等合成了[BMIM]HSO₄離子液體用于萃取回收貴金屬金和銀，取得了較好的結果。Abbott等研究了氧化物在離子液體中的溶解度，Al₂O₃在其中溶解度較小，僅為1.06克。

能可調的功能化離子液體，提高Al₂O₃在其中的溶解度，為在離子液體中直接電解Al₂O₃提供一種新思路。在Hall-Héroult法生產Al₂O₃過程中，采用強酸性電解質(NaF/AlF₃＜2.4)可以有效降低電解溫度，提高電流效率，從而降低能耗。由于HSO₄^-具有一定的酸性，采用HSO₄^-型離子液體作為低溫電解質對Al₂O₃進行電解值得探索。