[發明專利]一種利用離子液體低溫電沉積鋅及鋅合金的方法

無效

• 申請號: 201110456986.X
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102517608A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 馬梅彥
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: C25C1/16
• 分類號: C25C1/16;C25C1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于化學化工冶金領域，特別是涉及一種利用離子液體低溫電沉積生產鋅及鋅合金的方法。

背景技術

我國是鋅儲量最大的國家，從1992年開始我國鋅產量居世界第一位?，F代煉鋅法分為火法煉鋅和濕法煉鋅兩大類。其中，由于濕法煉鋅資源綜合利用好，單位電能單耗相對較低，環境友好程度高等優點，成為鋅冶金技術發展的主流。鋅的電沉積是濕法煉鋅的最后一道工序。在鋅的電沉積中，由于析氫反應的存在，致使電流效率降低，電能單耗增加，鋅的沉積層凹凸不平，且電沉積所需溫度高等問題。如何在獲得高質量的金屬鋅且消除電沉積液對環境的危害已成為綠色電化學和環保工業亟待解決的問題。

離子液體是一種完全由離子構成的室溫融鹽，通常由幾何結構不對稱的有機陽離子和無機或有機陰離子組成。離子液體具有化學熱穩定性高、不可燃、蒸氣壓低、電導率高、毒性小、電化學窗口寬等特性。離子液體在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬及其合金，但是又沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性。

發明內容

本發明的目的是針對目前工業電沉積生產鋅和鋅合金存在的一些問題，如高能耗、對環境不友好、腐蝕設備，成本大、污染環境等問題，提出一種利用離子液體進行電沉積生產鋅和鋅合金的方法，該方法操作溫度低、能耗少、對設備腐蝕性小，將大大降低生產成本。

本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。

本發明的一種利用離子液體低溫電沉積鋅的方法，該方法包括下述步驟：1)將氯化鋅ZnCl₂溶解于混合離子液體中，加熱保持溫度在60～150℃，配制電解液；

2)以高純石墨為陽極，固體鋅或金屬銅為陰極，進行直流電沉積；

3)將陰極與陽極垂直排列于電沉積槽中，電極表面相互平行，槽體內至少設有一組以陽--陰--陽方式排列的電極，用此方式在同一槽內或分布多組電極，即陽--陰--陽--陰…--陽；

4)控制恒電位-0.5V～-1.2V、陰極電流密度在5-20A/m²，極距15～40mm，電沉積溫度60～150℃；

5)在陽極產生氯氣，陰極上析出固體鋅。

本發明的一種利用離子液體低溫電沉積鋅合金的方法，該方法包括下述步驟：

1)將氯化鋅ZnCl₂、合金元素氯化物MeCl_n溶解于混合離子液體中，加熱保持溫度在60～150℃，配制混合金屬氯化物-離子液體電解液；

2)以高純石墨為陽極，固體鋅或金屬銅為陰極，進行直流電沉積；

3)將陰極與陽極垂直排列于電沉積槽中，電極表面相互平行，槽體內至少設有一組以陽--陰--陽方式排列的電極，用此方式在同一槽內或分布多組電極，即陽--陰--陽--陰…--陽；

4)控制恒電位-0.5V～-1.5V、陰極電流密度在5-20A/m²，極距15～40mm，電沉積溫度60～150℃；

5)在陽極產生氯氣，陰極上析出固體鋅合金。

上述電沉積鋅或鋅合金中采用的離子液體是由烷基咪唑陽離子、烷基吡啶陽離子、烷基吡咯陽離子、烷基季銨陽離子、烷基季膦陽離子、氟代烷基咪唑陽離子、氟代烷基吡啶陽離子、氟代烷基吡咯陽離子、氟代烷基季銨陽離子或氟代烷基季膦陽離子與Cl^-、AlCl₄^-、BF₄^-、PF₆^-、NO₃^-、N(CF₃SO₂)^-或CF₃SO₃^-陰離子組成的一種純離子液體或者兩種以上的混合離子液體。

所述合金元素氯化物MeCl_n為AlCl₃、CuCl₂、MgCl₂或FeCl₃中的一種。