[發明專利]一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法

有效

• 申請號: 201810685698.3
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108754556B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 江凡;石瑋峰;吳紅艷;趙興明;李胤;李士澤
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C25D3/66
• 分類號: C25D3/66
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法，包括如下步驟；(1)離子液體液制備：首先將氯化膽堿、氯化鋅混合、加熱，恒溫攪拌至透明粘稠狀，生成氯化膽堿?氯化鋅離子液體；(2)電沉積反應：采用鋅片作為可溶性陽極，紫銅作為陰極，以上組成電極，然后將電極浸入步驟(1)制備的離子液體中并通過銅絲與電源連接，進行恒電流電沉積反應；(3)樣品制備：電沉積反應完成后取出樣品進行超聲清洗、干燥。本發明采用氯化膽堿和氯化鋅為原料，形成為離子液體，以該離子液體為電解液通過直接電沉積制備金屬鋅涂層，原料組成簡單，操作簡易，綠色環保，安全無毒，對鋅的增值利用具有重要的現實意義。

技術領域

本發明屬于電鍍工藝領域，特別是涉及一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法。

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。金屬鋅作為現代工業社會中的一種基礎材料，被廣泛應用于各種領域。電鍍鋅廣泛應用于鋼鐵材料的防護性鍍層，由于鋅的電沉積技術成本較低，因此適合在大范圍的工業生產中被廣泛推廣。傳統鍍鋅方法有氰化物鍍鋅、氯化物鍍鋅等。其中氰化物鍍鋅因含有劇毒的氰化物，污染嚴重。氯化物鍍鋅電鍍液中含有大量的氯化鉀對設備腐蝕嚴重。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。

低共熔溶劑通常是由一定化學計量比的季銨鹽和氫鍵給體（如酰胺、羧酸和多元醇等化合物）組合而成的低共熔混合物。低共熔溶劑具有電化學窗口寬、溶解性和導電性好、蒸汽壓低以及良好的物理化學穩定性等優點，是一種新型的綠色溶劑。在電沉積金屬方面，由于低共熔溶劑能夠選擇性的溶解金屬化合物，同時具有良好的導電性和較負的還原電勢，在室溫下即可電沉積得到大多數能在水溶液中得到的金屬，且無副反應，因而得到的金屬質量好，電流效率高。同時，由于低共熔溶劑的制備過程簡單、原料價格低廉，在有色金屬冶金技術領域具有廣闊的應用前景。Abbott等在Transactions of the IMF期刊2009年第4期第201-207頁，題為“Electrolytic deposition of Zn coatings from ionicliquids based on choline chloride”公開了以氯化膽堿和乙二醇按照摩爾比1:2混合得到離子液體，然后加氯化鋅恒電壓電鍍得到鋅涂層，但是乙二醇具有一定的毒性，遇明火、高熱或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。

發明內容

本發明的目的是針對目前工業電沉積制備鋅涂層存在的腐蝕設備、污染環境問題，提出一種利用氯化膽堿-氯化鋅離子液體進行電沉積制備鋅涂層的方法，該方法原料簡單、操作簡便、安全無毒、降低了制備成本。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法，包括如下步驟：

(1) 離子液體液制備：首先將氯化膽堿、氯化鋅混合、加熱，恒溫攪拌至透明粘稠狀，生成氯化膽堿-氯化鋅離子液體；

(2) 電沉積反應：采用鋅片作為可溶性陽極，紫銅作為陰極，以上組成電極，然后將電極浸入步驟(1)制備的離子液體中并通過銅絲與電源連接，進行恒電流電沉積反應；

(3) 樣品制備：電沉積反應完成后取出樣品進行超聲清洗、干燥。

本發明所述的一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法，其進一步解決的技術方案是：所述步驟(1)中，氯化膽堿、氯化鋅的摩爾比為1:1-1:3。

本發明所述的一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法，其進一步解決的技術方案是：所述步驟(1)中，加熱的溫度為110-140℃。

本發明所述的一種簡單體系電沉積鋅涂層的方法，其進一步解決的技術方案是：所述步驟(2)中，所述陽極和陰極間距離為1-3cm。