CH642114A5 - Verfahren zur herstellung einer elektrolytfluessigkeit zur galvanischen ablagerung duktilen aluminiums. - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrolytfluessigkeit zur galvanischen ablagerung duktilen aluminiums. Download PDF

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CH642114A5
CH642114A5 CH194778A CH194778A CH642114A5 CH 642114 A5 CH642114 A5 CH 642114A5 CH 194778 A CH194778 A CH 194778A CH 194778 A CH194778 A CH 194778A CH 642114 A5 CH642114 A5 CH 642114A5
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aluminum
ductile
electrolyte liquid
aprotic solvent
electrically conductive
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CH194778A
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Theo Ernest Gerard Daenen
Steven Adolph Stolk
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Philips Nv
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44Aluminium

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytflüssigkeit zur galvanischen Ablagerung duktilen Aluminiums auf einem elektrisch leitenden Substrat.
Aus dem US-Patent No. 3.929.611 ist ein derartiger Elektrolyt bekannt, der in einem wasserfreien aprotischen Lösungsmittel wasserfreies Aluminiumchlorid und ein Metallhydrid, wie Lithium-Aluminiumhydrid, enthält. Als Lösungsmittel wird ein Äther verwendet, der aus der durch Diäthyläther, Äthyl-n-butyläther, Anisol, Phenetol und Diphenyläther gebildeten Gruppe gewählt ist. Aus den Elektrolyten kann weisses duktiles Aluminium abgelagert werden.
Diese Lösungsmittel haben téils sehr niedrige Siedepunkte und sehr niedrige Flammpunkte (Diäthyläther 35°C bzw. -40°C) und teils lösen sich die Badbestandteile sehr schwer darin. Für die Praxis sind diese Lösungsmittel, namentlich infolge ihrer grossen Brennbarkeit, durchaus nicht geeignet.
Die elektrolytische Ablagerung von Aluminium ist deshalb bisher nahezu eine Kuriosität geblieben.
In einem Aufsatz von J.H. Connor und A. Brenner in «J. Electrochem. Soc.», 103, Seiten 657-662 (1956) sind eine Anzahl anderer ätherartiger Verbindungen mit höheren Flammpunkten erwähnt, aber diese werden als ungeeignet betrachtet infolge der Tatsache, dass entweder sich das AlCb darin ungenügend löst oder eine störende chemische Reaktion auftritt.
Die Patentinhaberin hat unter anderem gefunden, dass ein Elektrolyt, der Diäthylenglycoldimethyläther, als Lösungsmittel enthält wegen der Tatsache, dass A1C13 heftig mit diesem Lösungsmittel reagiert, nicht besonders attraktiv ist. Bei dieser Reaktion zersetzt sich das Lösungsmittel teilweise und es wird eine unlösliche Verbindung gebildet.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein galvanisches Bad zur Ablagerung von Aluminium in einem aprotischen Lösungsmittel mit Ätherstruktur anzugeben, das frei von unerwünschten unlöslichen Nebenprodukten ist. Die Vorteile der Anwendung derartiger Ätherverbindungen mit einem hohen Flammpunkt als Lösungsmittel werden dann völlig ausgenutzt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytflüssigkeit für die galvanische Ablagerung duktilen Aluminiums auf ein elektrisch leitendes Substrat ist dadurch gekennzeichnet, dass wasserfreies Aluminiumchlorid zunächst in einem aprotischen Lösungsmittel gelöst wird, das gegenüber Aluminiumion inert ist oder damit eine koordinative Verbindung bildet, und dass sodann ein Metallhydrid und in einem aprotischen Lösungsmittel mit Ätherstruktur nach der Formel
R0-(CH2)m-0-(CH2)n-0R'
mit einem Flammpunkt über 40°C, wobei m und n ganze Zahlen zwischen 1 und 6 sind und R und R' Alkylgruppen darstellen, oder in Tri- oder Tetraäthylenglycoldimethyläther gelöst wird und die beiden Lösungen in einem derartigen Volumenverhältnis miteinander gemischt werden, dass keine störenden Nebenreaktionen auftreten.
Der diesem Herstellungsverfahren zugrundeliegende Gedanke ist, dass das Lösungsmittel in dem in erster Linie das AlCb gelöst wird bzw. mit dem es die koordinative Verbindung bildet, als Puffer für die beim Mischen mit der Ätherverbindung ausgelöste Reaktionswärme auftritt. Beim Vorhandensein einer genügenden Menge dieses Zusatzlösungsmittels tritt keine Zersetzung der Ätherverbindung auf.
In einer Variante dieses Verfahrens wird der Lösung AlCb in dem aprotischen Lösungsmittel das reine Lösungsmittel mit Ätherstruktur zugesetzt, wonach dieser Lösung eine derartige Menge Metallhydrid zugesetzt wird, dass der erhaltene Niederschlag wieder gelöst ist. Bei dieser Ausführungsform entsteht zwar eine Aluminiumchlorid-Ätherverbindung, aber diese löst sich wieder bei Zusatz des Metallhydrides auf.
Das erwähnte aprotische Lösungsmittel kann unter anderem Toluol oder Pentan sein. Auch Tetrahydrofuran oder Triäthylamin können verwendet werden, die zugleich als Ligand bei der Bildung einer koordinativen Aluminiumverbindung dienen. Diese koordinative Verbindung kann auch auskristallisiert und dann in das aprotische Lösungsmittel mit Ätherstruktur mit hohem Flammpunkt gebracht werden.
Das aprotische Lösungsmittel mit Ätherstruktur kann Diäthylenglycoldimethyläther, Triäthylenglycoldimethyl-
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äther, Tetraäthylenglycoldimethyläther oder Diäthylengly-coldiätheläther sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Wasserfreies Aluminiumchlorid in einer Menge von 97,1 g wird in 42 g trockenem Toluol gelöst und danach wird der Lösung 200 ml trockener Diäthylenglycoldimethyläther io zugesetzt. Es findet eine Reaktion statt, bei der sich ein grauer Niederschlag bildet. Der Lösung mit Niederschlag wird 9,87 g reines LÌA1H4, in 200 ml Diäthylenglycoldimethyläther gelöst, zugesetzt und das Ganze wird energisch gerührt.
Dabei löst sich der Niederschlag wieder und bildet sich eine 15 klare Lösung.
Beispiel 2
Einem Gemisch von 80 g trockenem Diäthyläther und 170 g trockenem Tetrahydrofuran wird 200 g wasserfreies AlCb zugesetzt und das Ganze wird gerührt, bis das AlCb völlig in Lösung gegangen ist. Nach der Abkühlung kristallisiert sich die Verbindung AlCb.2C4JsO aus und wird dann abfiltriert. Der Filterrückstand, der 158,3 g wiegt, wird in eine Menge von 214,6 g Diäthylenglycoldimethyläther (Flammpunkt 70°C) gebracht. Es findet eine träge Reaktion statt, bei der ein graues unlösliches Produkt gebildet wird. Nach Zusatz von 3,15 g reinem LiAlHU löst sich dieses Produkt und wird eine farblose klare Flüssigkeit erhalten.
Aus dieser Lösung wird auf einer aus Kupfer bestehenden Kathode bei 25°C weisses duktiles Aluminium abgelagert. Die Anode besteht aus Aluminium und die verwendete Stromdichte ist 1 A/dm2.
B

Claims (8)

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1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytflüssigkeit für die galvanische Ablagerung duktilen Aluminiums auf ein elektrisch leitendes Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass wasserfreies Aluminiumchlorid zunächst in einem aproti-schen Lösungsmittel gelöst wird, das gegenüber Aluminiumchlorid inert ist oder damit eine koordinative Verbindung bildet, und dass sodann ein Metallhydrid in einem aproti-schen Lösungsmittel mit Ätherstruktur nach der Formel
R0-(CH2)m-0-(CH2)n-0R'
mit einem Flammpunkt über 40°C, wobei m und n ganze Zahlen zwischen 1 und 6 sind und R und R' Alkylgruppen darstellen, oder in Tri- oder Tetraäthylenglykoldimethyläther gelöst wird und die beiden Lösungen in einem derartigen Volumenverhältnis miteinander gemischt werden, dass keine störenden Nebenreaktionen auftreten.
2. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytflüssigkeit für die galvanische Ablagerung duktilen Aluminiums auf ein elektrisch leitendes Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserfreie Aluminiumchlorid zunächst in einem aproti-schen Lösungsmittel gelöst wird, das gegenüber Aluminiumchlorid inert ist oder damit eine koordinative Verbindung bildet, und dass dieser Lösung ein reines aprotisches Lösungsmittel mit Ätherstruktur nach der Formel
R0-(CH2)m-0-(CH2)n-0R'
mit einem Flammpunkt über 40°C, wobei m und n ganze Zahlen zwischen 1 und 6 sind und R und R' Alkylgruppen darstellen, o'derin Tri- oderTetraäthylenglykoldimethyläther zugesetzt wird, wonach dieser Lösung eine derartige Menge Metallhydrid zugesetzt wird, dass der erhaltene Niederschlag wieder gelöst wird.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Elektrolytflüssigkeit, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1.
4. Elektrolytflüssigkeit, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 2.
5. Verwendung einer Elektrolytflüssigkeit nach Patentanspruch 3 für die galvanische Ablagerung duktilen Aluminiums auf ein elektrisch leitendes Substrat.
6. Verwendung einer Elektrolytflüssigkeit nach Patentanspruch 4 für die galvanische Ablagerung duktilen Aluminiums auf ein elektrisch leitendes Substrat.
7. Substrat, das mit einer Schicht duktilen Aluminiums versehen ist, erhalten gemäss Verwendung nach Patentanspruch 5.
8. Substrat, das mit einer Schicht duktilen Aluminiums versehen ist, erhalten gemäss Verwendung nach Patentanspruch 6.
CH194778A 1977-02-25 1978-02-22 Verfahren zur herstellung einer elektrolytfluessigkeit zur galvanischen ablagerung duktilen aluminiums. CH642114A5 (de)

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NLAANVRAGE7702018,A NL182972C (nl) 1977-02-25 1977-02-25 Werkwijze voor de bereiding van een electrolyt voor het galvanisch neerslaan van aluminium; substraat, voorzien van een laag ductiel aluminium.

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ID=19828053

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CH194778A CH642114A5 (de) 1977-02-25 1978-02-22 Verfahren zur herstellung einer elektrolytfluessigkeit zur galvanischen ablagerung duktilen aluminiums.

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CH (1) CH642114A5 (de)
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FR (1) FR2381838A1 (de)
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JPS53106347A (en) 1978-09-16
NL182972C (nl) 1988-06-16
FR2381838A1 (fr) 1978-09-22
NL182972B (nl) 1988-01-18
US4145261A (en) 1979-03-20
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