CN113913871A - 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法 - Google Patents

一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113913871A
CN113913871A CN202111337244.5A CN202111337244A CN113913871A CN 113913871 A CN113913871 A CN 113913871A CN 202111337244 A CN202111337244 A CN 202111337244A CN 113913871 A CN113913871 A CN 113913871A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
electrodeposition
titanium alloy
zinc
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111337244.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113913871B (zh
Inventor
石忠宁
余愿
吕梓阳
熊志伟
杨酉坚
陶文举
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN202111337244.5A priority Critical patent/CN113913871B/zh
Publication of CN113913871A publication Critical patent/CN113913871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113913871B publication Critical patent/CN113913871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/16—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of zinc, cadmium or mercury
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/22—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of metals not provided for in groups C25C1/02 - C25C1/20
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，包括以下步骤：(1)将ZnCl2溶解在DMI中，然后加入TiCl4，搅拌均匀制成溶剂化离子液体；(2)将溶剂化离子液体作为电解质，组成电解池系统，采用三电极体系进行电沉积；(3)电沉积后取出阴极，清洗去除表面粘附的电解质，干燥后在其表面得到锌钛合金。本发明的方法能显著缩短工艺流程，同时降低能耗和生产成本，改变作业环境；具有很大的应用前景。

Description

一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法。
背景技术
锌的化学性质活泼，在常温下，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步被氧化，所以锌最大的用途是用于镀锌工业，被主要用于钢材和钢结构件的表面镀层，锌在于钢铁、冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域有着广泛的应用。
钛密度小，比强度高，熔点高，耐腐蚀、耐低温、耐热性能好，且抗阻尼性能强，无磁无毒，有良好的生物相容性。
锌钛合金因其密度低、稳定性好、抗腐蚀性能优异、耐高温和抗酸碱等优点被广泛应用于航天、军事、化工、电子、汽车和电镀等领域。
目前，工业上常用热浸的方法来制备锌钛合金镀层，然而热浸镀容易使部件产生氢脆，造成能耗高、电流效率低、污染环境等问题，严重制约了锌钛合金的发展。随着能源的日益紧张和环保问题的日益凸显，如何在获得锌钛合金的同时最大限度地减少对环境的污染并节约能源，成为人们关注的焦点。离子液体绿色无污染，有较宽的电化学窗口，对比高温熔盐制备金属及合金而言操作温度低，能耗低，成本低，应用前景非常广泛
发明内容
针对现有工艺的不足，本发明提供一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)将ZnCl2溶解在DMI中，然后加入TiCl4，搅拌均匀制成DMI-ZnCl2-TiCl4溶剂化离子液体；
(2)将溶剂化离子液体作为电解质，组成电解池系统，采用三电极体系进行电沉积；其中，工作电极即阴极为钨片，对电极为铂片，参比电极为银丝；
(3)电沉积后取出阴极，清洗去除表面粘附的电解质，干燥后在其表面得到锌钛合金。
上述的步骤(1)中，溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.02～0.15M，TiCl4的浓度为0.01～0.1M。
上述的步骤(1)中，搅拌速度为300～600r/min，搅拌时间为15～30min。
上述的步骤(2)中，进行电沉积时电解池系统的温度为50～80℃，施加电动势为-1.5至-3V vs Ag，电沉积时间为0.5～3h。
上述的步骤(2)中，工作电极和对电极之间的极间距为15mm。
本发明的有益效果为：
1、与传统制备锌钛合金工艺相比，能显著缩短工艺流程，同时降低能耗和生产成本，改变作业环境；
2、离子液体有较宽的电化学窗口，熔点低，不易挥发，可以避免副反应发生，在室温即可得到高温熔盐电沉积才能得到的金属和合金；
3、DMI溶剂可以进行大规模化工生产，相比于高温熔盐体系来说成本降低很多，因此具有很大的应用前景；
4、使用离子液体低温制备锌钛合金，对比高温熔盐制备金属及合金而言，具有流程短、成本低、操作简单、节能环保的优点，极大提高了本发明的实用性。
具体实施方式
本发明实施例中的锌钛合金按质量百分比含Ti 10～11.5％。
本发明实施例中的锌钛合金按质量百分比杂质含量<0.1％。
本发明实施例中的DMI、ZnCl2和TiCl4为市购分析纯试剂。
本发明实施例中的工作电极、对电极和参比电极为市购产品。
实施例1
将ZnCl2溶解在DMI中，然后加入TiCl4，搅拌均匀制成DMI-ZnCl2-TiCl4溶剂化离子液体；溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.02M，TiCl4的浓度为0.01M；搅拌速度为300r/min，搅拌时间为30min；
将溶剂化离子液体作为电解质，组成电解池系统，采用三电极体系进行电沉积；其中，工作电极即阴极为钨片，对电极为铂片，参比电极为银丝；进行电沉积时电解池系统的温度为50℃，施加电动势为-1.5V vs Ag，电沉积时间为3h；工作电极和对电极之间的极间距为15mm；
电沉积后取出阴极，清洗去除表面粘附的电解质，干燥后在其表面得到锌钛合金。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.15M，TiCl4的浓度为0.1M；搅拌速度为600r/min，搅拌时间为15min；
(2)进行电沉积时电解池系统的温度为80℃，施加电动势为-3V vs Ag，电沉积时间为0.5h。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.08M，TiCl4的浓度为0.05M；搅拌速度为400r/min，搅拌时间为20min；
(2)进行电沉积时电解池系统的温度为60℃，施加电动势为-2V vs Ag，电沉积时间为1h。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.05M，TiCl4的浓度为0.02M；搅拌速度为500r/min，搅拌时间为25min；
(2)进行电沉积时电解池系统的温度为60℃，施加电动势为-2.5V vs Ag，电沉积时间为2h。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
(1)溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.1M，TiCl4的浓度为0.03M；搅拌速度为250r/min，搅拌时间为18min；
(2)进行电沉积时电解池系统的温度为60℃，施加电动势为-1.8V vs Ag，电沉积时间为2.5h。
实施例6
方法同实施例1，不同点在于：
(1)溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.12M，TiCl4的浓度为0.08M；搅拌速度为450r/min，搅拌时间为28min；
(2)进行电沉积时电解池系统的温度为60℃，施加电动势为-2.8V vs Ag，电沉积时间为0.5h。

Claims (8)

1.一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将ZnCl2溶解在DMI中，然后加入TiCl4，搅拌均匀制成DMI-ZnCl2-TiCl4溶剂化离子液体；
(2)将溶剂化离子液体作为电解质，组成电解池系统，采用三电极体系进行电沉积；其中，工作电极即阴极为钨片，对电极为铂片，参比电极为银丝；
(3)电沉积后取出阴极，清洗去除表面粘附的电解质，干燥后在其表面得到锌钛合金。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(1)中，溶剂化离子液体中，ZnCl2的浓度为0.02～0.15M，TiCl4的浓度为0.01～0.1M。
3.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(1)中，搅拌速度为300～600r/min。
4.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(1)中，搅拌时间为15～30min。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(2)中，进行电沉积时电解池系统的温度为50～80℃。
6.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(2)中，进行电沉积时施加电动势为-1.5至-3V vs Ag。
7.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(2)中，电沉积时间为0.5～3h。
8.根据权利要求1所述的一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法，其特征在于步骤(2)中，工作电极和对电极之间的极间距为15mm。
CN202111337244.5A 2021-11-12 2021-11-12 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法 Active CN113913871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111337244.5A CN113913871B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111337244.5A CN113913871B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113913871A true CN113913871A (zh) 2022-01-11
CN113913871B CN113913871B (zh) 2023-04-11

Family

ID=79246100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111337244.5A Active CN113913871B (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113913871B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985766A (zh) * 2010-11-26 2011-03-16 昆明理工大学 一种离子液体电镀Zn-Ti合金的方法
US20180105945A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Alligant Scientific, LLC Metal deposits, compositions, and methods for making the same
CN109112590A (zh) * 2018-10-12 2019-01-01 东北大学 一种低温电化学沉积制备金属铥薄膜的方法
CN111826691A (zh) * 2020-08-21 2020-10-27 东北大学 一种溶剂化离子液体制备锌钽合金的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985766A (zh) * 2010-11-26 2011-03-16 昆明理工大学 一种离子液体电镀Zn-Ti合金的方法
US20180105945A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Alligant Scientific, LLC Metal deposits, compositions, and methods for making the same
CN109112590A (zh) * 2018-10-12 2019-01-01 东北大学 一种低温电化学沉积制备金属铥薄膜的方法
CN111826691A (zh) * 2020-08-21 2020-10-27 东北大学 一种溶剂化离子液体制备锌钽合金的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴青 等: "Urea-ZnCl2离子液体中电沉积Zn-Ti合金", 《材料科学与工程学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113913871B (zh) 2023-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tsuda et al. Electrochemical surface finishing and energy storage technology with room-temperature haloaluminate ionic liquids and mixtures
CN102191517B (zh) 一种离子液体电镀锌、镍、钼及其合金的方法
Liu et al. Dissolution of zinc oxide in a protic ionic liquid with the 1-methylimidazolium cation and electrodeposition of zinc from ZnO/ionic liquid and ZnO/ionic liquid–water mixtures
KR101374754B1 (ko) 비수계 전해액에서 전해법을 이용한 금속 리튬의 제련 방법
Leong et al. Electrochemistry of tin in the 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide room temperature ionic liquid
CN111826691B (zh) 一种溶剂化离子液体制备锌钽合金的方法
CN105821453A (zh) 一种低共熔溶剂电沉积亮铬镀层的方法
CN104878408A (zh) 一种低温下由氧化锌直接电沉积制备微纳米锌层的方法
CN108441886A (zh) 一种利用离子液体电解金属氧化物制备金属的方法
CN105112963A (zh) 一种利用熔盐电沉积法制备金属铝及其合金的方法
CN108642520A (zh) 一种基于氯化胆碱-丙二酸低共熔体系生成锌的方法
CN108517544A (zh) 镁合金表面处理用离子液体电解液及镁合金表面电镀铝的方法
CN108754557A (zh) 离子液体中高电流密度电化学制备锌涂层的方法
CN113846353B (zh) 一种使用极性非质子有机溶剂制备铝镁合金的方法
CN113913871B (zh) 一种离子液体低温电沉积制备锌钛合金的方法
CN110205651B (zh) 一种低温电化学还原钒氧化物制备金属钒的方法
CN109536993A (zh) 一种低共熔溶剂中电沉积金属锌的方法
CN108754556B (zh) 一种简单体系电沉积锌涂层的方法
CN106567110A (zh) 一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法
CN108707934A (zh) 一种铜基体上快速生长厚锌涂层的方法
Wang et al. Effect of the Sn-Ag addition on the internal stress change and electrochemical properties of lead-based anodes
CN105040032A (zh) 一种利用低温熔盐电沉积制备过渡族金属及其合金的方法
CN113881977B (zh) 一种以碳氧化钛为阳极低温制备锌钛合金的方法
CN108707936A (zh) 氯化胆碱-丙三醇体系电化学制备金属锌涂层的方法
CN103540974A (zh) 一种双氰胺离子液体低温电沉积制备金属镧的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant