Электрохимическое восстановление алюминия из алкилбензольных электролитов

• Автор: Чернышев, Валентин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ЛИСТ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Электрическая проводимость растворов бромида алюминия в алкилбензолах

1.2. Проработка электрическим током алкилбензольных электролитов

1.3. Электродные реакции в алкилбензольных электролитах.

1.4. Изучение алкилбензольных электролитов методом протонномагнитного резонанса.

1.5. Изучение алкилбензольных электролитов методом хроматографии

1.6. Изучение алкилбензольных электролитов методом спектрофотометрии

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Электродные материалы
2.2. Методика приготовления электролитов
2.3. Методика элсктроосаждения алюминия.
2.4. Методика измерения электрической проводимости
2.5. Методика поляризационных измерений.
2.6. Методика хроматографического анализа.
2.7. Методика электродного импеданса
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Изучение алкилбензольных электролитов алюминирования методом циклической вольтамперометрии.
3.2. Кондукгометричсские измерения в алкилбензольных электролитах.
3.3. Влияние дурола на химические превращения.
3.4. Изменение катодного выхода по току алюминия в алкилбензольных электролитах
3.5. Изменение химического состава алкилбензольного компонента в электролите алюминирования
3.6. Совмещенные катодные реакции.
3.7. Основные закономерности химических превращений.
3.8. Изучение микроструктуры поверхности алюминиевых осадков
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Безусловно, главное качество, которое обеспечивает защитные свойства металла, - это толщина оксида на поверхности [, ], но также важно, каким типом оксида сформирована поверхностная пленка []. Одним из преимуществ алкилбензольных электролитов алюминирования является как раз то, что из них можно получать как ’’чистый” алюминий, так и сплавы, что позволяет формировать на поверхности металла, требуемые по структуре оксидные слои. Существуют разнообразные способы алюминирования: алитирование [], плазменное напыление [], разложение ашоминийорганических соединений [], электрохимическое восстановление из растворов и расплавов []. Процессы алюминирования довольно дороги (за исключением электрохимического осаждения), т. Кроме этого, материал подложки может быть поврежден при металлизации. Трудности контроля толщины и структуры осадка ограничивают применение алюминиевых покрытий в технике. Алюминиевые покрытия, полученные электролитическим восстановлением при комнатной температуре, имеют более высокую чистоту металла, низкую пористость, и толщина может быть легко контролируема. Исследование гальванических алюминиевых покрытий показало, что такая защита от коррозии сравнима с Сб-покрытием и превосходит 2п-покрытис [-]. Известно, что алюминий не может быть выделен путем электролиза водных растворов [], но данное ограничение снимается использованием таких апротонных электролитов, как алкилбензольные []. Алкилбензольные электролиты работают при комнатной температуре и ограниченном контакте с атмосферой. Простота приготовления, большой временной ресурс работы - эти особенности электролита и привлекли к нему внимание исследователей. Но оказалось, что с простой, первоначально двухкомпонентной, системой не так просто работать. Электролит имеет свой особенный период «старения», в течение которого меняет многие свои параметры и превращается из двухкомпонентной системы в многокомпонентную, состав и свойства которой в зависимости от различных условий могут значительно меняться. Систематические исследования по электроосаждению алюминия из алкилбензольных растворов А1Вгз начинаются с середины прошлого столетия, с работ В. А. Плотникова []. Автор описал растворы, из которых алюминий способен элекгровосстанавливаться. Дальнейшие исследования алкилбензольных электролитов показали, что их растворы имеют свойства расслаиваться и образовывать две фазы. Верхняя фаза состоит в основном из чистого растворителя и продуктов переалкилирования (переалкилирование - это миграция алкильной группы из молекулы одного органического соединения в другое или замена одной алкильной группы на другую). Нижняя фаза имеет темный цвет и состоит из комплексных соединений А1Вг3 с алкилбензолами. С увеличением концентрации А1Вгз в растворе расслаивание прекращается и получается одна темная электропроводящая фаза, из которой и осаждается алюминий [, ], поэтому чаще всего в растворах электролитов используют концентрации А1Вг3 2,5-3,3 моль/л, что соответствует гомогенной системе []. С помощью метода кондуктометрии можно наблюдать химические превращения в алкилбензольных электролитах. Чистые ксилолы имеют электропроводность порядка 3,*-9 Ом-1 •см-1. При введении даже небольшого количества А1Вг3, электропроводность начинает резко увеличиваться. Зависимость электропроводности п-ксилольного электролита от концентрации А1Вг3 изучалось в работе [], результаты приведены в табл. Табл. Зависимость электропроводности п-ксилольного электролита от концентрации А1Вг3. Повышение концентрации А1Вг3 в растворе увеличивает значение аг [], это свойственно всем алкилбензольным электролитам. Но изменение электропроводности в электролитах связано не только с изменением концентрации А1Вг3, но и с химическими превращениями, протекающими в электролите. На изменение значения ае с течением времени указано в работе Л. Э. Симанавичюса и др. В ксилольных электролитах процесс увеличения электропроводности во времени идет медленно и занимает несколько суток. Подобные результаты описаны в работе Б. А. Спиридонова []. В работе [] С. П. Шавкунова и др. В ксилольном электролите появляется значительное количество бензола, триметилпроизводных бензола, дурол и все гомологи ксилола. В.Е. Ларченко и др.