DE112015003017T5

DE112015003017T5 - Aluminium-Plattierungslösung, Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms und poröses Aluminiumobjekt

Info

Publication number: DE112015003017T5
Application number: DE112015003017.4T
Authority: DE
Inventors: Tomoharu Takeyama; Kengo Goto; Akihisa Hosoe; Junichi Nishimura; Kazuki Okuno; Hideaki SAKAIDA; Koutarou Kimura; Junichi MOTOMURA
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2017-03-09
Also published as: CN106460216B; WO2015198819A1; CN106460216A; US20170121835A1; KR20170021252A; JP2016027190A

Abstract

Es wird eine Aluminium-Plattierungslösung bereitgestellt, die zur kontinuierlichen Herstellung eines Aluminiumfilms geeignet ist, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist. Die Aluminium-Plattierungslösung, die zur Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials geeignet ist, enthält als Komponenten (A) ein Aluminiumhalogenid, (B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen und (C1) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen. Die Komponente (C1) hat als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen. Ein Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) liegt im Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis. Die Konzentration der Komponente (C1) beträgt 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminium-Plattierungslösung, die zur Herstellung eines Aluminiumfilms geeignet ist, der eine gute Oberflächenglätte und gute Flexibilität aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms, wobei das Verfahren den Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung einschließt, sowie ein poröses Aluminiumobjekt, das durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung erhalten wird.
Technischer Hintergrund
Aluminium weist viele gute Charakteristika wie elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsresistenz, ein leichtes Gewicht und Ungiftigkeit auf und wird weit verbreitet zum Plattieren, beispielsweise von Metallprodukten, eingesetzt. Allerdings hat Aluminium eine hohe Affinität zu Sauerstoff und hat ein Redoxpotenzial, das niedriger als das von Wasserstoff ist. Daher ist es schwierig, Aluminium-Elektroplattierung in einem Plattierungsbad auf Basis einer wässrigen Lösung durchzuführen.
Folglich wird als Verfahren zur Durchführung der Elektroplattierung mit Aluminium ein Verfahren eingesetzt, das ein Salzschmelzen-Bad verwendet. Allerdings müssen bestehende Plattierungsbäder, die Salzschmelzen einschließen, auf eine hohe Temperatur erwärmt werden. Wenn dementsprechend ein Harzprodukt mit Aluminium elektroplattiert wird, so kann das Problem bestehen, dass das Harz schmilzt und die Elektroplattierung nicht durchgeführt werden kann.
Im Hinblick auf diese Problematik beschreibt die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-144763 (Patentliteratur 1), dass ein organisches Chloridsalz wie 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) oder 1-Butylpyridiniumchlorid (BPC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) gemischt werden, um ein Aluminium-Plattierungsbad herzustellen, das bei Raumtemperatur flüssig ist und das die Oberfläche eines Harzformkörpers mit Aluminium unter Einsatz dieses Plattierungsbades beschichten kann.
Insbesondere hat die Plattierungslösung auf EMIC-AlCl₃-Basis, die in Patentliteratur 1 beschrieben wird, gute Lösungseigenschaften und ist sehr nützlich als Aluminium-Plattierungslösung. Patentliteratur 1 beschreibt, dass ein glatter Aluminiumfilm durch Zugabe von 1,10-Phenanthrolin zur Aluminium-Plattierungslösung, so dass die Konzentration von 1,10-Phenanthrolin 0,25 bis 7,0 g/L beträgt, gebildet wird.
Im Hinblick auf ein poröses Metallobjekt mit dreidimensionaler, maschenartiger Struktur ist ein poröses Aluminiumobjekt, das durch das in Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren hergestellt wird, sehr vielversprechend, beispielsweise als Objekt, das die Kapazität der positiven Elektrode einer Lithiumionenbatterie erhöht. Da Aluminium gute Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsresistenz und ein leichtes Gewicht aufweist, wird gegenwärtig Aluminiumfolie, deren Oberfläche mit einem Aktivmaterial, wie Lithiumkobaltoxid beschichtet wird, als positive Elektrode einer Lithiumionenbatterie eingesetzt. Durch Bilden dieser positiven Elektrode unter Einsatz eines porösen Objekts, das aus Aluminium gebildet ist, kann die Oberfläche erhöht werden und die Innenseite des Aluminiums kann ebenso mit Aktivmaterial gefüllt werden. Mit dieser Struktur nimmt selbst dann, wenn die Dicke der Elektrode erhöht wird, das Nutzungsverhältnis des Aktivmaterials nicht ab. Dementsprechend verbessert sich das Nutzungsverhältnis des Aktivmaterials pro Einheitsfläche und die Kapazität der positiven Elektrode kann verbessert werden.
Wie oben beschrieben, ist ein poröses Aluminiumobjekt, das eine dreidimensionale Maschenstruktur aufweist, sehr nützlich. Wenn allerdings solche porösen Aluminiumobjekte kontinuierlich in großen Mengen durch das Verfahren, das in Patentliteratur 1 beschrieben wird, hergestellt werden, so nimmt die Glätte des resultierenden Aluminiumfilms graduell ab und daher muss, wenn erforderlich, die Plattierungslösung durch eine neue ersetzt werden.
Im Hinblick auf dieses Problem beschreibt die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-058715 (Patentliteratur 2), dass es wirksam ist, die Konzentration von 1,10-Phenanthrolinmonohydrat in einer Aluminium-Plattierungslösung so zu steuern, dass sie 0,05 g/L oder mehr und 7,5 g/L oder weniger beträgt.
Liste der Zitate
Patentliteratur

PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-144763
PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-058715

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Wie in Patentliteratur 1 beschrieben, können glatte Aluminiumfilme kontinuierlich in großen Mengen gebildet werden, indem 1,10-Phenanthrolinmonohydrat zu einer Aluminium-Plattierungslösung zugegeben wird und die Aluminiumplattierung durchgeführt wird, während die Konzentration des 1,10-Phenanthrolinmonohydrats so gesteuert wird, dass sie 0,05 g/L oder mehr und 7,5 g/L oder weniger beträgt. Die auf diese Weise erhaltenen Aluminiumfilme weisen eine gute Glätte auf, bis zu dem Grad, dass ihre Oberflächen Spiegeloberflächen sind. Allerdings sind die Aluminiumfilme hart und weisen eine hohe Zähigkeit auf und haben daher die Eigenschaft, dass sie nicht einfach gedehnt werden können.
In manchen Anwendungsbereichen des porösen Aluminiumobjekts, das eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, werden Flexibilität und Dehnung für den Aluminiumfilm gefordert und daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Untersuchungen durchgeführt, um dem Aluminium durch Anwendung von Hitze auf ein poröses Aluminiumobjekt Flexibilität zu verleihen. Im Allgemeinen haben Metalle die Eigenschaft, dass sie als Ergebnis einer Wärmebehandlung weich werden. Allerdings weist das poröse Aluminiumobjekt, das durch das in Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren erhalten wird, selbst nach Durchführung der Wärmebehandlung keine Flexibilität auf.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Aluminium-Plattierungslösung bereitzustellen, mit der ein Aluminiumfilm kontinuierlich hergestellt werden kann, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist.
Lösung der Aufgabe
Eine Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist

(1) eine Aluminium-Plattierungslösung, mit der Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials durchgeführt werden kann, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält:
(A) ein Aluminiumhalogenid;
(B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen; und
(C1) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen, worin die Komponente (C1) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, wobei das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) im Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt und die Konzentration der Komponente (C1) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt.

In der oben unter (1) beschriebenen Aluminium-Plattierungslösung bezeichnet der Ausdruck "Seitenkette" in der Verbindung (C1) eine Gruppe, die an ein N-Atom, ein P-Atom oder ein S-Atom von jedem der Salze oder der Verbindungen gebunden ist.
Eine Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist

(2) eine Aluminium-Plattierungslösung, die zur Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials geeignet ist, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält:
(A) ein Aluminiumhalogenid;
(B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen;
(C2) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen und
(D) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylhalogeniden, Alkinen, Alkenen und Alkanen, worin die Komponente (C2) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, die Komponente (D) eine geradkettige oder verzweigte Verbindung mit 3 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen ist, das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) im Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt, die Konzentration der Komponente (C2) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt und die Konzentration der Komponente (D) 0,5 g/L oder mehr und 8,5 g/L oder weniger beträgt.

In der oben unter (2) beschriebenen Aluminium-Plattierungslösung bezeichnet der Ausdruck "Seitenkette" in der Verbindung (C2) eine Gruppe, die an ein N-Atom, ein P-Atom oder ein S-Atom von jedem der Salze oder der Verbindungen gebunden ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Aluminium-Plattierungslösung bereitzustellen, die zur kontinuierlichen Herstellung eines Aluminiumfilms geeignet ist, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
Als erstes werden die Ausführungsformen der Erfindung aufgelistet und beschrieben.

(1) Eine Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Aluminium-Plattierungslösung, die zur Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials geeignet ist, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält:
(A) ein Aluminiumhalogenid;
(B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen; und
(C1) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen, worin die Komponente (C1) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, das Mischungsverhältnis der Komponente (A) zur Komponente (B) im Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt und die Konzentration der Komponente (C1) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt.

Gemäß der oben unter (1) beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, eine Aluminiumplattierung bereitzustellen, die zur kontinuierlichen Herstellung eines Aluminiumfilms geeignet ist, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist.

(2) Eine Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Aluminium-Plattierungslösung, die zur Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials geeignet ist, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält:
(A) ein Aluminiumhalogenid;
(B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen;
(C2) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen; und
(D) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylhalogeniden, Alkinen, Alkenen und Alkanen, worin die Komponente (C2) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, die Komponente (D) eine geradkettige oder verzweigte Verbindung mit 3 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen ist, das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) im Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt, die Konzentration der Komponente (C2) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt und die Konzentration der Komponente (D) 0,5 g/L oder mehr und 8,5 g/L oder weniger beträgt.

Gemäß der unter (2) oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, zu niedrigeren Kosten eine Aluminium-Plattierungslösung bereitzustellen, die zur kontinuierlichen Herstellung eines Aluminiumfilms geeignet ist, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist.

(3) In der unter (1) oder (2) oben beschriebenen Aluminium-Plattierungslösung ist die Komponente (A) vorzugsweise Aluminiumchlorid und die Komponente (B) ist vorzugsweise 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid.

Gemäß der unter (3) oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, eine Aluminium-Plattierungslösung bereitzustellen, die zum stabilen, kontinuierlichen Erhalten eines Aluminiumfilms mit besserer Oberflächenglätte geeignet ist.

(4) Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms, wobei das Verfahren die Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einem der obigen (1) bis (3) einschließt.

Gemäß der oben unter (4) beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms bereitzustellen, der gute Oberflächenglätte und gute Dehnung aufweist.

(5) Ein poröses Aluminiumobjekt gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein poröses Aluminiumobjekt, das durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einem der obigen (1) bis (3) erhalten wird, wobei das poröse Aluminiumobjekt eine dreidimensionale, maschenartige Struktur und eine Dehnung von 1,5 % oder mehr aufweist.

Das oben unter (5) beschriebene poröse Aluminiumobjekt ist weich und hat eine gute Dehnung und ist daher ein poröses Aluminiumobjekt, das in Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann, in denen Biegen oder Vibration auftritt.
Die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch das Beschichtungsgewicht an Aluminium pro Einheitsfläche beeinflusst. Dementsprechend wird die Dehnung als Dehnung angesetzt, wenn das Beschichtungsgewicht von Aluminium pro Einheitsfläche des porösen Aluminiumobjekts 100 g/m² oder mehr und 180 g/m² oder weniger beträgt und die Dicke 0,95 mm oder mehr und 1,05 mm oder weniger beträgt.
Der Ausdruck "Dehnung" bezeichnet eine Dehnung, die gemessen wird, wenn ein Zugtest gemäß JIS Z 2241 durchgeführt wird und bezeichnet ein Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zum Abstand zwischen Markierungen (Skalenlänge, Gage Length: GL).

(6) Im oben unter (5) beschriebenen porösen Aluminiumobjekt ist die Kristallkorngröße im Querschnitt des Gerüsts vorzugsweise 1 μm oder mehr und 50 μm oder weniger.

Das oben unter (6) beschriebene poröse Aluminiumobjekt hat eine große Kristallkorngröße und ist daher ein poröses Aluminiumobjekt, das weich ist und gute Dehnung aufweist.

(7) Im oben unter (5) oder (6) beschriebenen porösen Aluminiumobjekt ist der Gehalt an Aluminiumcarbid vorzugsweise 0,8 Massen% oder weniger.

In Bezug auf das oben unter (7) beschriebene poröse Aluminiumobjekt ist es möglich, dass die Umkristallisierung von Aluminium durch Wärmebehandlung fortschreitet, da der Gehalt des im Aluminiumfilm enthaltenen Aluminiumcarbids klein ist. Dementsprechend kann ein poröses Aluminiumobjekt bereitgestellt werden, das einen weicheren Aluminiumfilm einschließt.
Details der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
Spezielle Beispiele einer Aluminium-Plattierungslösung, eines Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumfilms und eines porösen Aluminiumobjekts gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden stärker detailliert unten beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern sie ist durch die Ansprüche definiert. Es ist beabsichtigt, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung die Bedeutung von Äquivalenten der Ansprüche und alle Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche einschließt.
Um porösen Aluminiumobjekten, die durch Einsatz bestehender Aluminium-Plattierungslösungen erhalten wurden, Flexibilität zu verleihen, führten die hiesigen Erfinder eine Wärmebehandlung mit den porösen Aluminiumobjekten durch. Allerdings wurde gefunden, dass selbst nach der Wärmebehandlung die Eigenschaften hoher Zähigkeit und niedriger Dehnung erhalten blieben. Der Grund hierfür wurde im Detail untersucht. Gemäß den Ergebnissen wurde gefunden, dass eine Umkristallisierung nicht fortschreitet, da Aluminiumcarbid durch die Wärmebehandlung an den Korngrenzen der Aluminiumkristalle gebildet wird. Es wurde gefunden, dass dieses Aluminiumcarbid von 1,10-Phenanthrolin abgeleitet ist, das während der Bildung des Films im Aluminiumfilm aufgenommen wird.
Aluminium-Plattierungslösung
In Anbetracht des oben Gesagten wurde als Ergebnis intensiver Studien, die weiterhin durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, gefunden, dass die Komponente (C1) als Additiv wirksam ist, das zur Glätte eines Aluminiumfilms beiträgt.
Speziell handelt es sich, wie oben beschrieben, bei einer Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform um eine Aluminium-Plattierungslösung, die durch Mischen zumindest der folgenden Komponenten (A) bis (C1) erhalten wird.
Komponente (A): ein Aluminiumhalogenid
Komponente (B): mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen
Komponente (C1): mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen.
Komponente (C1) weist an zumindest einer Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen auf.
Die Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann weitere Komponenten als unvermeidbare Verunreinigungen enthalten. Die Aluminium-Plattierungslösung kann beabsichtigterweise weitere Komponenten innerhalb eines Bereichs enthalten, der die Wirkung des Aluminiumfilms gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht schädigt, dass der Aluminiumfilm in der Lage ist, einen Aluminiumfilm mit guter Glätte und guter Dehnung zu bilden.
Ein Aluminiumhalogenid, das bei etwa 110°C oder weniger eine Salzschmelze bildet, wenn es mit Komponente (B) gemischt wird, kann geeigneterweise als Aluminiumhalogenid, das als Komponente (A) fungiert, eingesetzt werden. Beispiele davon beinhalten Aluminiumchlorid (AlCl₃), Aluminiumbromid (AlBr₃) und Aluminiumiodid (AlI₃). Unter diesen ist Aluminiumchlorid am stärksten bevorzugt.
Entsprechend kann ein Alkylimidazoliumhalogenid, das bei etwa 110°C oder weniger eine Salzschmelze bildet, wenn es mit Komponente (A) gemischt wird, geeigneterweise als das Alkylimidazoliumhalogenid, das als Komponente (B) fungiert, eingesetzt werden.
Beispiele davon beinhalten Imidazoliumchloride mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen an den 1- und 3-Positionen, Imidazoliumchloride mit Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen an den 1-, 2- und 3-Positionen und Imidazoliumiodide mit Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen an den 1- und 3-Positionen.
Speziell beinhalten Beispiele davon 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC), 1-Butyl-3-methylimidazoliumchlorid (BMIC) und 1-Methyl-3-propylimidazoliumchlorid (MPIC). Von diesen kann 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) am stärksten bevorzugt eingesetzt werden.
Ein Alkylpyridiniumhalogenid, das bei etwa 110°C oder weniger eine Salzschmelze bildet, wenn es mit Komponente (A) gemischt wird, kann geeigneterweise als Alkylpyridiniumhalogenid eingesetzt werden, das als Komponente (B) fungiert.
Beispiele davon beinhalten 1-Butylpyridiniumchlorid (BPC), 1-Ethylpyridiniumchlorid (EPC) und 1-Butyl-3-methyl-pyridiniumchlorid (BMPC). Von diesen ist 1-Butylpyridiniumchlorid am stärksten bevorzugt.
Die Harnstoffverbindung, die als Komponente (B) fungiert, deckt Harnstoff und Derivate davon ab. Eine Harnstoffverbindung, die bei etwa 110°C oder weniger eine Salzschmelze bildet, wenn sie mit Komponente (A) gemischt wird, kann geeigneterweise als Harnstoffverbindung eingesetzt werden, die als Komponente (B) fungiert.
Beispielsweise können Verbindungen der folgenden Formel (1) vorzugsweise eingesetzt werden.
In Formel (1) stellt R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe dar und R können die gleichen oder unterschiedlich voneinander sein.
Unter den obigen Harnstoffverbindungen können Harnstoff und Dimethylharnstoff besonders bevorzugt eingesetzt werden.
In der Aluminium-Plattierungslösung liegt das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) in einem Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis. So wird eine Aluminium-Plattierungslösung erhalten, die zur Elektroabscheidung eines Aluminiumfilms auf der Oberfläche eines Basismaterials geeignet ist.
Für den Fall, dass der Anteil der Komponente (B) als 1 angesetzt wird, so tritt, wenn das Molverhältnis der Komponente (A) weniger als 1 ist, eine Elektroabscheidungsreaktion von Aluminium nicht auf. Für den Fall, dass der Anteil der Komponente (B) als 1 angesetzt wird, so wird, wenn das Molverhältnis der Komponente (A) 3 übersteigt, wird Aluminiumchlorid in der Aluminium-Plattierungslösung abgeschieden und in den resultierenden Aluminiumfilm eingebracht, und die Qualität des Films nimmt ab.
Komponente (C1) ist mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen. Die Komponente (C1) hat als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen und andere Seitenketten sind nicht speziell beschränkt. Beispiele der anderen Seitenketten beinhalten Wasserstoff, Gruppen mit einem Benzolring und geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen.
Die Alkylgruppe, die als mindestens eine Seitenkette der Komponente (C1) fungiert, kann verzweigt sein, doch ist sie vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe. Eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von 8 oder mehr in der Alkylgruppe kann zur Glätte des Aluminiumfilms beitragen. Eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von 36 oder weniger in der Alkylgruppe kann verhindern, dass die Viskosität der Aluminium-Plattierungslösung übermäßig hoch wird. Unter den obigen Gesichtspunkten ist die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe, die als Seitenkette der Komponente (C1) fungiert, vorzugsweise 8 oder mehr und 22 oder weniger und stärker bevorzugt 12 oder mehr und 18 oder weniger.
Wenn die Komponente (C1) ein Salz ist, ist die Komponente (C1) vorzugsweise ein Salz eines Halogens. Insbesondere ist ein Salz eines Chloridions (Cl^–), eines Bromidions (Br^–) oder eines Iodidions (I^–) bevorzugt.
Speziell beinhalten Beispiele der Komponente (C1) Stearylamin, Dimethylstearylamin, N-Docosyl-N-methyl-1-docosanamin, Dimethyldistearylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octyltrimethylammoniumchlorid und Tributyltetradecylphosphoniumchlorid.
Wenn die Konzentration der Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger ist, kann ein Aluminiumfilm gebildet werden, der glatt und gut im Hinblick auf die Dehnung ist. Wenn die Konzentration der Komponente (C1) weniger als 1,0 g/L ist, kann ein hinreichend glatter Aluminiumfilm nicht erhalten werden. Wenn die Konzentration der Komponente (C1) 45 g/L übersteigt, so wird die Komponente (C1) in den Aluminiumfilm eingebracht. Folglich wird der Aluminiumfilm hart, doch ist er brüchig und weist eine niedrige Dehnung auf. Die Konzentration der Komponente (C1) ist vorzugsweise 5 g/L oder mehr und 25 g/L oder weniger und stärker bevorzugt 7,5 g/L oder mehr und 20 g/L oder weniger.
Wenn die Plattierung über lange Zeit unter Verwendung einer Aluminium-Plattierungslösung, die die Komponente (C1) enthält, durchgeführt wird, so nimmt der Anteil der Komponente (C1) ab. Daher ist es notwendig, die Komponente (C1) zur Aluminium-Plattierungslösung hinzuzufügen, wenn erforderlich. Falls die Komponente (C1) zur Aluminium-Plattierungslösung zugegeben wird, die oben beschrieben, wird die Konzentration der Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingestellt auf 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten den Grund, warum die Menge der Komponente (C1) aus der Aluminium-Plattierungslösung sich verringert. Gemäß den Ergebnissen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass dies deswegen der Fall ist, weil die Seitenkette der Komponente (C1), d.h., eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen, zersetzt wird, obgleich die Zersetzung graduell abläuft. Es wurde auch gefunden, dass die abgetrennte Alkylgruppe in den Aluminiumfilm eingebracht wird und dadurch zur Glätte des Aluminiumfilms beiträgt.
Wenn, wie oben beschrieben, eine Plattierung für eine lange Zeit unter Verwendung einer Aluminium-Plattierungslösung, die die Komponente (C1) enthält, durchgeführt wird, wird die Kettenlänge der Alkylgruppe graduell verkürzt und es reichert sich eine Komponente an, die als Seitenkette eine Alkylgruppe mit 7 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist. In diesem Fall kann anstelle der Komponente (C1) eine Komponente (D), die nachfolgend beschrieben wird, zur Aluminium-Plattierungslösung zugegeben werden. Man beachte, dass die Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung zu diesem Zeitpunkt zur nachfolgend beschriebenen Komponente (C2) umgewandelt wird.
Speziell ist eine Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Aluminium-Plattierungslösung, die zusätzlich zur Komponente (A) und der Komponente (B) zumindest die Komponente (C2) und die Komponente (D), die nachfolgend beschrieben sind, enthält.
Komponente (C2): mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen
Komponente (D): mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylhalogeniden, Alkinen, Alkenen und Alkanen.
Die Komponente (C2) weist als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen auf. Die Komponente (D) ist eine geradkettige oder verzweigte Verbindung mit 3 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen.
In der Komponente (C2) trägt ein Salz oder eine Verbindung mit einer geradkettigen oder verzweigten Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen als Seitenkette zur Glätte und Dehnung eines Aluminiumfilms bei und trägt weiterhin zur Löslichkeit der Komponente (D) bei. In der Komponente (C2) trägt ein Salz oder eine Verbindung, die als Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 7 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, zur Löslichkeit der Komponente (D) bei. Das heißt, die Komponente (D) kann einfach aufgelöst werden, indem die Komponente (C2) in die Aluminium-Plattierungslösung eingebracht wird.
Die Komponente (C2) ist mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen. Die Komponente (C2) weist als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen auf und andere Seitenketten sind nicht speziell beschränkt. Beispiele der anderen Seitenketten beinhalten Wasserstoff, Gruppen mit einem Benzolring und geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen.
Die Alkylgruppe, die als mindestens eine Seitenkette der Komponente (C2) fungiert, kann verzweigt sein, doch ist sie vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe. Die Anzahl der Kohlenstoffatome von 1 oder mehr in der Alkylgruppe kann zur Löslichkeit der Komponente (D) beitragen. Eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von 36 oder weniger in der Alkylgruppe kann verhindern, dass die Viskosität der Aluminium-Plattierungslösung übermäßig groß wird.
Unter den obigen Gesichtspunkten ist die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppen in der Komponente (C2) vorzugsweise 1 oder mehr und 18 oder weniger und stärker bevorzugt 3 oder mehr und 12 oder weniger.
Wenn die Komponente (C2) ein Salz ist, so ist die Komponente (C2) vorzugsweise ein Salz eines Halogens. Insbesondere ist ein Salz eines Chloridions (Cl^–), eines Bromidions (Br^–) oder eines Iodidions (I^–) bevorzugt.
Spezielle Beispiele der Komponente (C2) beinhalten Trimethylamin, Trimethylphosphin, Ethylmethylsulfid, Stearylamin, Dimethylstearylamin, N-Docosyl-N-methyl-1-docosanamin, Dimethyldistearylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octyltrimethylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumchlorid, Tetrabutylphosphoniumchlorid, Tributyltetradecylphosphoniumchlorid und Triethylphenylammoniumchlorid.
Die Konzentration der Komponente (C2) in der Aluminium-Plattierungslösung beträgt 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger. Wenn die Konzentration der Komponente (C2) weniger als 1,0 g/L beträgt, so ist es schwierig, die Komponente (D) in der Aluminium-Plattierungslösung aufzulösen. Wenn die Konzentration der Komponente (C2) 45 g/L übersteigt, so wird die Viskosität der Plattierungslösung übermäßig groß.
Die Konzentration der Komponente (C2) ist vorzugsweise 5,0 g/L oder mehr und 30 g/L oder weniger und stärker bevorzugt 10 g/L oder mehr und 15 g/L oder weniger.
Die Komponente (D) ist mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylhalogeniden, Alkinen, Alkenen und Alkanen, die jeweils 3 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatome aufweisen und die eine geradkettige oder verzweigte Struktur aufweisen können. Da die Komponente (D) eine niedrige Polarität aufweist, ist die Komponente (D) kaum in einer Aluminium-Plattierungslösung, die aus der Komponente (A) und der Komponente (B) besteht, löslich. Wenn allerdings die Aluminium-Plattierungslösung die Komponente (C2) enthält, so fungiert die Komponente (C2) als Tensid, und die Komponente (D) ist einfach in der Aluminium-Plattierungslösung löslich. Weiterhin ist die Komponente (D) preisgünstiger als die Komponente (C1) und ist einfach erhältlich. Daher kann die Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zu günstigeren Kosten hergestellt werden, indem die Komponente (D) anstelle der Komponente (C1) zugegeben wird.
Die Komponente (D) wird in einen Aluminiumfilm eingebracht, wenn Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials elektrisch abgeschieden wird und trägt dadurch zur Glätte des Aluminiumfilms bei. Da allerdings die Komponente (D) eine sehr niedrige thermische Zersetzungstemperatur und einen sehr niedrigen Siedepunkt aufweist, wird die Komponente (D) aus dem Aluminiumfilm bei einer Temperatur entfernt, die niedriger ist als die Temperatur, bei der Aluminiumcarbid gebildet wird, wenn ein Harz, das als Basis fungiert, durch Verbrennung entfernt wird. Daher verbleibt die Komponente (D), anders als 1,10-Phenanthrolin, nicht im Aluminiumfilm oder bildet kein Aluminiumcarbid.
Wenn die Komponente (D) aus dem Aluminiumfilm entfernt wird, werden kleine Leerstellen im Aluminiumfilm gebildet, obgleich die Anzahl der Leerstellen gering ist. Die Glätte und Dehnung des Aluminiumfilms werden durch diese Leerstellen nicht verringert, solange die Konzentration der Komponente (D) in der Aluminium-Plattierungslösung im Bereich von 0,5 g/L oder mehr und 8,5 g/L oder weniger liegt.
Eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von 3 oder mehr in der Komponente (D) kann zur Glätte des Aluminiumfilms beitragen. Eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von 36 oder weniger in der Komponente (D) kann verhindern, dass die Viskosität der Aluminium-Plattierungslösung übermäßig groß wird. Unter den obigen Gesichtspunkten ist die Anzahl der Kohlenstoffatome der Komponente (D) vorzugsweise 5 oder mehr und 24 oder weniger und stärker bevorzugt 8 oder mehr und 18 oder weniger.
Die Komponente (D) ist vorzugsweise bei Raumtemperatur flüssig oder fest, da dann die Komponente (D) einfach in der Aluminium-Plattierungslösung aufgelöst wird.
Das im Alkylhalogenid enthaltene Halogenatom ist nicht speziell beschränkt. Allerdings ist das Halogenatom beispielsweise bevorzugt Chlor (Cl), Brom (Br) oder Iod (I). Die Anzahl der Halogenatome, die im Alkylhalogenid enthalten ist, ist nicht speziell beschränkt und ist vorzugsweise etwa 1 oder mehr bis etwa 2 oder weniger.
Die Anzahl der Dreifachbindungen, die im Alkin enthalten sind, ist vorzugsweise 1, da es dann unwahrscheinlich ist, dass Alkinmoleküle miteinander reagieren.
Die Anzahl der Doppelbindungen, die im Alken enthalten sind, ist vorzugsweise 1, da es dann unwahrscheinlich ist, dass Alkenmoleküle miteinander reagieren.
Spezielle Beispiele der Komponente (D) beinhalten Propan, Butan, Octan, Pentan, Tetradecan, Octadecan, Chlorpropan, Chlorbutan, Laurylchlorid, Stearylchlorid, Penten, Hexen, Decen, Propin, Pentin und Butin.
In der Aluminium-Plattierungslösung, die die Komponente (C2) enthält, kann, wenn die Konzentration der Komponente (D) 0,5 g/L oder mehr und 8,5 g/L oder weniger beträgt, ein Aluminiumfilm gebildet werden, der glatt ist und gut im Hinblick auf die Dehnung ist. Wenn die Konzentration der Komponente (D) weniger als 0,5 g/L beträgt, wird in manchen Fällen kein ausreichend glatter Aluminiumfilm erhalten. Wenn die Konzentration der Komponente (D) 8,5 g/L übersteigt, so kann die Anzahl der gebildeten Leerstellen im Aluminiumfilm, wenn das Basismaterial durch Verbrennung entfernt wird, übermäßig groß sein. Unter dem obigen Gesichtspunkt ist die Konzentration der Komponente (D) vorzugsweise 0,85 g/L oder mehr und 4,5 g/L oder weniger und stärker bevorzugt 1,0 g/L oder mehr und 3,0 g/L oder weniger.
Da die Komponente (D), wie oben beschrieben, in den Aluminiumfilm eingebracht wird, wenn die Aluminiumplattierung über einen langen Zeitraum durchgeführt wird, nimmt die Menge der Komponente (D) in der Aluminium-Plattierungslösung graduell ab. Für den Fall, dass die Menge der Komponente (D) in der Aluminium-Plattierungslösung abnimmt, wird die Komponente (D) geeigneterweise zugegeben, so dass die Konzentration der Komponente (D) in den obigen Bereichen liegt.
Ein Aluminiumfilm, dessen Oberfläche glatt ist und der eine gute Dehnung aufweist, kann durch Verwendung der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms
Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms, wobei das Verfahren die Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beinhaltet.
Im Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird, um Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials in der Elektrolytlösung abzuscheiden, eine Aluminiumelektrode (Anode) in die Elektrolytlösung eingebracht, es wird eine elektrische Verbindung angelegt, so dass das Basismaterial in der Elektrolytlösung als Kathode fungiert, und es wird Elektrizität zugeführt.
In diesem Fall erfolgt die elektrische Abscheidung von Aluminium auf der Oberfläche des Basismaterials vorzugsweise so, dass die Stromdichte 0,5 A/dm² oder mehr und 10,0 A/dm² oder weniger beträgt. Wenn die Stromdichte in diesem Bereich liegt, so kann ein Aluminiumfilm mit besserer Glätte erhalten werden. Die Stromdichte ist vorzugsweise 1,5 A/dm² oder mehr und 6,0 A/dm² oder weniger und noch stärker bevorzugt 2,0 A/dm² oder mehr und 4,0 A/dm² oder weniger.
Die Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials wird vorzugsweise durchgeführt, während die Temperatur der Elektrolytlösung auf 15°C oder mehr und 110°C oder weniger eingestellt wird. Durch Einstellen der Temperatur der Elektrolytlösung auf 15°C oder mehr kann die Viskosität der Elektrolytlösung ausreichend reduziert werden und die Effizienz der Elektroabscheidung von Aluminium kann verbessert werden. Durch Einstellen der Temperatur der Elektrolytlösung auf 110°C oder weniger kann die Verdampfung von Aluminiumhalogenid unterdrückt werden. Die Temperatur der Elektrolytlösung ist stärker bevorzugt 30°C oder mehr und 80°C oder weniger und noch stärker bevorzugt 40°C oder mehr und 70°C oder weniger.
Während der Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials kann die Elektrolytlösung, falls nötig, gerührt werden.
Gemäß des Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumfilms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein glatter Aluminiumfilm erhalten werden, dessen Oberfläche einen arithmetischen Mittelwert der Rauheit (Ra) von etwa 0,2 μm oder weniger aufweist.
Das Basismaterial ist nicht speziell beschränkt, solange das Basismaterial eine Einsatzmöglichkeit hat, in der ein Aluminiumfilm auf seiner Oberfläche abgeschieden wird. Beispielsweise können eine Kupferplatte, ein Stahlstreifen, ein Kupferdraht, ein Stahldraht oder ein Harz, das einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, als Basismaterial eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Harz wie ein Polyurethan, Melaminharz, Polypropylen oder Polyethylen, das einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, als das Harz, das einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wird, eingesetzt werden.
Das Harz, das als Basismaterial fungiert, kann eine beliebige Form aufweisen. Ein Satz eines Harz-Formkörpers, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, ist bevorzugt, da es möglich ist, schließlich ein poröses Aluminiumobjekt herzustellen, das eine dreidimensionale Maschenstruktur aufweist und gute Eigenschaften in Anwendungsbereichen wie Filter, Katalysatorträger und Elektroden für Batterien aufweist. Der Einsatz eines Harzes, das eine Vliesmaterialform aufweist, kann letztlich ebenso ein poröses Aluminiumobjekt mit einer porösen Struktur liefern. Ein poröses Aluminiumobjekt, das eine Vliesmaterial-Form aufweist und auf diese Weise hergestellt wird, kann vorzugsweise ebenso in Anwendungsgebieten wie Filter, Katalysatorträger und Elektroden für Batterien eingesetzt werden.
Beispiele des Harzformkörpers, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, beinhalten geschäumte Harzformkörper, die durch Verwendung beispielsweise eines Polyurethan oder eines Melaminharzes hergestellt wurden. Obgleich die Beispiele des Harzformkörpers als "geschäumter Harzformkörper" beschrieben wurden, können Harzformkörper mit beliebiger Form ausgewählt werden, solange die Harzformkörper kommunizierende Poren (kontinuierliche Poren) aufweisen. Beispielsweise können Vliesmaterial-artige Materialien, die durch Verwirbeln eines faserartigen Harzes wie Polypropylen oder Polyethylen erhalten wurden, ebenso anstelle der geschäumten Harzformkörper eingesetzt werden.
Im Folgenden kann ein poröses Objekt, das eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, einfach als "poröses Objekt" bezeichnet werden.
Die Porosität des porösen Objekts ist vorzugsweise 80 % oder mehr und 98 % oder weniger. Der Porendurchmesser des porösen Objekts ist vorzugsweise 50 μm oder mehr und 500 μm oder weniger. Urethanschäume und Melaminschäume können vorzugsweise als schäumende Harzformkörper eingesetzt werden, da sie eine hohe Porosität aufweisen, ihre Poren Kontinuität aufweisen und sie eine gute thermische Abbaubarkeit haben. Urethanschäume sind unter dem Gesichtspunkt, beispielsweise der Gleichförmigkeit der Poren und der Erhältlichkeit bevorzugt. Melaminschäume sind unter dem Gesichtspunkt bevorzugt, dass ein Harzformkörper mit geringem Porendurchmesser erhalten wird. Geschäumte Harzformkörper, beispielsweise aus Urethanschaum oder Melaminschaum, enthalten oft Reste wie einen Schaumstabilisator, der im Schäumprozess eingesetzt wird und ein nicht umgesetztes Monomer und werden daher vorzugsweise vorher einer Waschbehandlung unterzogen.
Die Porosität des porösen Objekts ist durch die folgende Formel definiert. Porosität = (1 – (Gewicht des porösen Objekts [g]/(Volumen des porösen Objekts [cm³] × Dichte des Rohmaterials))) × 100 [%]
Der Porendurchmesser wird durch Vergrößern der Oberfläche des porösen Objekts, beispielsweise mit Hilfe einer Fotomikrografie, Abzählen der Anzahl der Poren pro Zoll (25,4 mm) als Zellenzahl und Berechnen des Mittelwerts als mittlerer Porendurchmesser = 25,4 mm/Zellenzahl erhalten.
Ein Harzformkörper, der einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde, wird als Harzformkörper mit einer dreidimensionalen, maschenartigen Struktur eingesetzt.
Die Leitfähigkeitsbehandlung der Harzoberfläche kann aus Verfahren ausgewählt werden, die bekannte Verfahren einschließen. Es ist möglich, ein Verfahren einzusetzen, das die Bildung einer Metallschicht, beispielsweise aus Nickel, durch nicht-elektrisches Abscheiden oder ein Gasphasenverfahren beinhaltet, um ein Verfahren, das die Bildung einer Metall- oder Kohlenstoffschicht unter Verwendung eines leitfähigen Beschichtungsmaterials einschließt, einzusetzen.
Durch Bilden einer Metallschicht auf einer Harzoberfläche durch nicht-elektrisches Abscheiden oder ein Gasphasenverfahren kann die elektrische Leitfähigkeit der Harzoberfläche erhöht werden. Andererseits kann, obgleich die Leitfähigkeitsbehandlung einer Harzoberfläche durch Kohlenstoffbeschichtung etwas schwach unter dem Gesichtspunkt der elektrischen Leitfähigkeit ist, diese Leitfähigkeitsbehandlung durchgeführt werden, so dass ein Metall außer Aluminium nicht in die resultierende Aluminiumstruktur nach der Bildung eines Aluminiumfilms gemischt wird. Dementsprechend kann eine Struktur hergestellt werden, die im Wesentlichen nur aus Aluminium als Metall gebildet ist. Dieses Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, dass elektrische Leitfähigkeit zu geringen Kosten verliehen werden kann.
Für den Fall, dass die Leitfähigkeitsbehandlung durch Kohlenstoffbeschichtung durchgeführt wird, wird zuerst ein Kohlenstoffbeschichtungsmaterial, das als leitfähiges Beschichtungsmaterial fungiert, hergestellt. Eine Suspension, die als Kohlenstoffbeschichtungsmaterial fungiert, enthält vorzugsweise ein Bindemittel, ein Dispergiermittel und ein Dispersionsmedium, zusätzlich zu den Kohlenstoffpartikeln.
Wenn ein Harzformkörper mit einer dreidimensionalen, maschenartigen Struktur eingesetzt wird, ist es notwendig, um die Kohlenstoffpartikel gleichförmig auf das poröse Objekt aufzutragen, dass die Suspension einen gleichförmigen Suspensionszustand aufrechterhält. Zu diesem Zweck wird die Suspension vorzugsweise auf 20°C bis 40°C gehalten. Durch Halten der Temperatur der Suspension bei 20°C oder höher kann ein gleichförmiger Suspensionszustand aufrechterhalten werden, es ist möglich, zu verhindern, dass sich nur der Binder auf der Oberfläche des Skeletts, das die maschenartige Struktur des porösen Objekts bildet, konzentriert und eine Schicht bildet und so können Kohlenstoffpartikel gleichförmig aufgebracht werden. Da es unwahrscheinlich ist, dass die Schicht der Kohlenstoffpartikel, die auf diese Weise gleichförmig aufgetragen werden, sich auftrennt, kann eine Metallplattierung gebildet werden, die stark an der Schicht haftet. Da andererseits die Temperatur der Suspension 40°C oder weniger ist, kann das Verdampfen des Dispersionsmittels unterdrückt werden. Folglich konzentriert sich die Suspension während der Beschichtungszeit nicht einfach auf.
Die Kohlenstoffpartikel haben Teilchengrößen von 0,01 bis 5 μm und vorzugsweise 0,01 bis 0,5 μm. Wenn die Partikelgröße übermäßig groß wird, können die Kohlenstoffpartikel Poren des porösen Harzformkörpers verstopfen oder eine glatte Plattierung verhindern. Wenn die Partikelgröße übermäßig klein wird, wird es schwierig, eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen.
Poröses Aluminiumobjekt
Ein poröses Aluminiumobjekt gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein poröses Aluminiumobjekt, das eine Dehnung von 1,5 % oder mehr aufweist. Ein poröses Aluminiumobjekt, das durch ein Herstellungsverfahren erhalten wird, das eine bekannte Aluminium-Plattierungslösung einsetzt, weist eine hohe Zähigkeit und niedrige Dehnung auf. Im Gegensatz dazu ist ein poröses Aluminiumobjekt gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein weiches poröses Aluminiumobjekt, das eine Dehnung von 1,5 % oder mehr aufweist.
Eine Dehnung von 1,5 % oder mehr ist bevorzugt, da das poröse Aluminiumobjekt beständig gegenüber Biegen und Vibration ist und so der Anwendungsbereich des porösen Aluminiumobjekts ausgedehnt wird. Dementsprechend ist die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts vorzugsweise so hoch wie möglich. Die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts ist stärker bevorzugt 1,8 % oder mehr und noch stärker bevorzugt 2,5 % oder mehr. Gemäß des Herstellungsverfahrens für ein poröses Aluminiumobjekt gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, die unten beschrieben wird, kann ein poröses Aluminiumobjekt mit einer Dehnung von etwa 1,5 % oder mehr und etwa 5,0 % oder weniger hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, ist die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts eine Dehnung, wenn das Beschichtungsgewicht an Aluminium pro Einheitsfläche des porösen Aluminiumobjekts 100 g/m² oder mehr und 180 g/m² oder weniger beträgt und die Dicke 0,95 mm oder mehr und 1,05 mm oder weniger beträgt. Die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts wird durch einen Zugtest gemessen, der in JIS Z 2241 spezifiziert ist.
Die Kristallkorngröße in einem Querschnitt des Skeletts des porösen Aluminiumobjekts ist vorzugsweise 1 μm oder mehr und 50 μm oder weniger. Eine Kristallkorngröße von 1 μm oder mehr ist bevorzugt, da der Aluminiumfilm weich wird und die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts 1,5 % oder mehr wird. Andererseits ist eine Kristallkorngröße von 50 μm oder weniger bevorzugt, da es möglich ist, eine Verringerung der Zähigkeit aufgrund eines übermäßig weichen porösen Aluminiumobjekts zu unterdrücken. Unter den obigen Gesichtspunkten ist die Kristallkorngröße in einem Querschnitt des Skeletts des porösen Aluminiumobjekts stärker bevorzugt 1,5 μm oder mehr und 25 μm oder weniger und noch stärker bevorzugt 2 μm oder mehr und 15 μm oder weniger.
Durch Verwendung der Aluminium-Plattierungslösung kann ein poröses Aluminiumobjekt mit einer relativ großen Kristallkorngröße erhalten werden. Beispiele des Verfahrens zur weiteren Erhöhung der Kristallkorngröße beinhalten ein Verfahren der Wärmebehandlung eines porösen Aluminiumobjekts, ein Verfahren, das die Erhöhung der Flüssigkeitstemperatur einer Aluminium-Plattierungslösung bei der Herstellung des porösen Aluminiumobjekts beinhaltet und ein Verfahren, das die Verringerung der Stromdichte während der Plattierung beinhaltet.
Der Gehalt an Aluminiumcarbid im porösen Aluminiumobjekt ist vorzugsweise 0,8 Massen% oder weniger. Im porösen Aluminiumobjekt ist ein Aluminiumcarbidgehalt von 0,8 Massen% oder weniger bevorzugt, damit der Aluminiumfilm weich wird und die Dehnung des porösen Aluminiumobjekts 1,5 % oder mehr wird. Der Gehalt an Aluminiumcarbid im porösen Aluminiumobjekt ist stärker bevorzugt 0,5 Massen% oder weniger und noch stärker bevorzugt 0,3 Massen% oder weniger.
Wenn ein poröses Aluminiumobjekt durch Einsatz einer Aluminium-Plattierungslösung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt wird, so wird grundsätzlich während des Entfernens eines Basismaterials durch Verbrennung eine Komponente, die Kohlenstoff enthält, aus dem Aluminiumfilm bei einer Temperatur entfernt, die niedriger ist als die Temperatur, bei der Aluminiumcarbid gebildet wird. Daher ist der Gehalt an Aluminiumcarbid im porösen Aluminiumobjekt 0 Massen%. Allerdings kann eine Kohlenstoff enthaltende Komponente, die in einen Aluminiumfilm eingebracht ist, während des Entfernens des Basismaterials durch Verbrennung mit dem Aluminium reagieren und es kann Aluminiumcarbid im Aluminiumfilm gebildet werden, obgleich die Menge der Kohlenstoff enthaltenden Verbindung sehr gering ist. Weiterhin kann die Komponente (B) in den Aluminiumfilm eingebracht werden und die Bildung von Aluminiumcarbid bewirken.
Verfahren zur Herstellung eines porösen Aluminiumobjekts
Das poröse Aluminiumobjekt kann durch einen Schritt hergestellt werden, in dem durch Salzschmelzen-Elektroplattierung ein Aluminiumfilm auf einer Oberfläche eines Formkörpers aus leitfähigem Harz, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, abgeschieden wird, um eine Harzstruktur zu bilden und einen Schritt, in dem der Formkörper aus leitfähigem Harz aus der Harzstruktur entfernt wird. Die Schritte werden im Detail nachfolgend beschrieben.
Schritt zur Bildung des Aluminiumfilms
Dieser Schritt ist ein Schritt, in dem ein Aluminiumfilm auf der Oberfläche eines Formkörpers aus leitfähigem Harz, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, durch Durchführung von Elektroplattierung in einer Salzschmelze, d.h. mit der Aluminiumplattierungsflüssigkeit, durchgeführt wird. Der Formkörper aus leitfähigem Harz, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, kann der oben beschriebene Harzformkörper sein, der durch Durchführung einer Leitfähigkeitsbehandlung auf der Oberfläche eines Harzformkörpers, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, erhalten wird.
Durch Bilden eines Aluminiumfilms in der Aluminium-Plattierungslösung kann ein Aluminiumfilm, der eine große Dicke aufweist, gleichförmig selbst auf einer Oberfläche eines Skeletts eines Formkörpers, der eine komplexe Skelettstruktur aufweist, wie ein Formkörper aus leitfähigem Harz, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufweist, gebildet werden. Um die Salzschmelzen-Elektroplattierung durchzuführen, wird es ermöglicht, dass der Formkörper aus leitfähigem Harz als Kathode und Aluminium als Anode fungiert und es wird Gleichstrom in der Aluminium-Plattierungslösung angelegt.
Mischung mit Feuchtigkeit und Sauerstoff in der Aluminium-Plattierungslösung verschlechtert die Plattierungslösung. Dementsprechend wird die Plattierung vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoff oder Argon und in einer abgedichteten Umgebung durchgeführt.
Die Temperatur der Aluminium-Plattierungslösung kann 15°C bis 110°C betragen und ist vorzugsweise 25°C bis 45°C. Mit der Abnahme der Temperatur kann der Stromdichtenbereich, in dem die Plattierung durchgeführt werden kann, schmaler werden und es wird schwieriger, die Plattierung über die gesamte Oberfläche des Skeletts des leitfähigen Harzformkörpers durchzuführen. Plattierung im Bereich von 110°C oder weniger kann verhindern, dass das Problem auftritt, dass die Form des leitfähigen Harzformkörpers, der als Basismaterial fungiert, geschädigt wird.
Durch den obigen Schritt ist es möglich, eine Harzstruktur zu erhalten, die eine aus Aluminiumfilm gebildete Oberfläche aufweist und die den leitfähigen Harzformkörper als Kern ihres Skeletts einschließt.
Schritt des Entfernens des leitfähigen Harzformkörpers
Die Harzstruktur, die wie oben beschrieben erhalten wird, wird durch Erwärmen wärmebehandelt, beispielsweise in Stickstoffatmosphäre oder Luft bei einer Temperatur von gleich oder mehr als 370°C, bei der das Harz zersetzt wird und vorzugsweise gleich oder mehr als 500°C. So werden das Harz und die leitfähige Schicht weggebrannt, um ein poröses Aluminiumobjekt zu erhalten. In diesem Schritt kann auch eine Kohlenstoff enthaltende Komponente, die in den Aluminiumfilm eingebracht ist, entfernt werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail unter Verwendung von Beispielen beschrieben. Diese Beispiele sind illustrativ, doch ist beispielsweise eine erfindungsgemäße Aluminium-Plattierungslösung nicht darauf beschränkt. Der Bereich der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und schließt die Bedeutung von Äquivalenten der Ansprüche und alle Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche ein.
Beispiel 1
Aluminium-Plattierungslösung
Aluminiumchlorid (AlCl₃) wurde als Komponente (A) eingesetzt und 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) wurde als Komponente (B) eingesetzt. Die Komponente (A) und die Komponente (B) wurden so gemischt, dass das Mischverhältnis in Bezug auf das Molverhältnis 2:1 war, um eine Salzschmelze herzustellen. Dimethyldistearylammoniumchlorid, das ein Reagenz ist (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) wurde als Komponente (C1) zur Salzschmelze hinzugegeben, so dass die Konzentration 15 g/L war. So wurde eine Aluminium-Plattierungslösung 1 erhalten.
Bildung eines Aluminiumfilms
Eine Kupferplatte mit einer Größe von 20 × 40 × 1,0 mm wurde als Basismaterial verwendet. In der oben hergestellten Aluminium-Plattierungslösung 1 wurde die Kupferplatte mit der Kathodenseite eines Gleichrichters verbunden, eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99 %), die als Gegenelektrode fungiert, wurde mit seiner Anodenseite verbunden und es wurde Spannung angelegt, um Aluminium auf der Kupferplatte elektrisch abzuscheiden. Die Temperatur der Aluminium-Plattierungslösung 1 wurde auf 45°C eingestellt und die Stromdichte wurde auf 3,0 A/dm² eingestellt.
Bewertung des Aluminiumfilms
Bewertungsverfahren
Aluminiumfilme wurden auf den Oberflächen von 50 Kupferplatten durch das gleiche Verfahren wie oben beschrieben abgeschieden. Die Oberflächenrauheit (arithmetisch gemittelte Rauheit Ra) von jedem der Aluminiumfilme wurde gemessen.
Die Oberflächenrauheit (arithmetisch gemittelte Rauheit Ra) wurde mit einem Lasermikroskop, hergestellt von Keyence Corporation, gemessen.
Bewertungsergebnisse
Der Mittelwert der arithmetisch gemittelten Rauheit Ra der Oberflächen der Aluminiumfilme war 0,11 μm.
Beispiel 2
Herstellung eines porösen Aluminiumobjekts
Bildung eines Aluminiumfilms auf einer Basismaterialoberfläche
Aluminium wurde auf der Oberfläche eines Basismaterials durch Einsatz der in Beispiel 1 hergestellten Aluminium-Plattierungslösung 1 elektrisch abgeschieden, um eine Harzstruktur herzustellen. Es wurde ein Harzformkörper als Basismaterial eingesetzt, der eine dreidimensionale, maschenartige Struktur aufwies und einer Leitfähigkeitsbehandlung unterzogen wurde. Es wurde ein Urethanschaum (100 mm × 30 mm Rechteck) mit einer Dicke von 1 mm, einer Porosität von 95 % und einer Porenzahl (Zellenzahl) pro Zoll von etwa 50 als Harzformkörper eingesetzt. Die Leitfähigkeitsbehandlung wurde durch Eintauchen des Urethanschaums in eine Kohlenstoffsuspension und Trocknen des resultierenden Urethanschaums durchgeführt. Die Kohlenstoffsuspension enthielt als Komponenten Graphit und Ruß in einer Menge von 25 %, ein Harzbindemittel, ein Durchdringungsmittel und ein Antischäummittel. Der Ruß hatte eine Partikelgröße von 0,5 μm.
Das Basismaterial wurde mit der Kathodenseite eines Gleichrichters verbunden und eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99 %), die als Gegenelektrode fungierte, wurde mit seiner Anodenseite verbunden. Die Temperatur der Aluminium-Plattierungslösung 1 wurde auf 45°C eingestellt und die Stromdichte wurde auf 6,0 A/dm² eingestellt. Die Aluminium-Plattierungslösung wurde gerührt, so dass die Drehgeschwindigkeit 100 Upm war.
Entfernen des Basismaterials
Zum Zeitpunkt, als das Beschichtungsgewicht an Aluminium pro Einheitsfläche 140 g/m² war, wurde die Harzstruktur aus der Aluminium-Plattierungslösung 1 herausgenommen. Die Harzstruktur wurde einer Waschbehandlung mit Wasser unterzogen und dann bei 610°C 20 Minuten in Luft wärmebehandelt. Als Ergebnis wurde das Basismaterial weggebrannt und ein poröses Aluminiumobjekt 1 wurde erhalten.
Evaluierung des porösen Aluminiumobjekts
Evaluierungsverfahren
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 1 durch das gleiche Verfahren wie oben beschrieben, hergestellt. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid wurde von jedem der porösen Aluminiumobjekte gemessen.
Die Dehnung eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 1 wurde mittels Durchführung eines Zugtests gemäß JIS Z 2241 gemessen. Ein Autograph, hergestellt von Shimadzu Corporation, wurde als Testmaschine eingesetzt.
Die Kristallkorngröße von Aluminium in einem Querschnitt des Skeletts wurde durch Schneiden eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 1 und dann Beobachten des Querschnitts mit einem Rasterelektronenmikroskop, hergestellt von Hitachi High-Technologies Corporation, gemessen.
Die Menge an Aluminiumcarbid, die in jedem der porösen Aluminiumobjekte 1 enthalten war, wurde unter Verwendung eines Röntgendiffraktometers, hergestellt von Shimadzu Corporation, gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis von Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 1 war am niedrigsten mit 1,8 % und am höchsten mit 3,3 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,6 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium im Querschnitt des Skeletts des porösen Aluminiumobjekts 1 war 3,5 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 1 enthalten war, 0,35 Massen%.
Beispiel 3
Eine Aluminium-Plattierungslösung 2 wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Dodecyltrimethylammoniumchlorid, das ein Reagenz ist (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), als Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 20 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 2 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 2 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 2 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 2 war am niedrigsten mit 1,9 % und am höchsten mit 2,8 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,3 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 2 war 3 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 2 enthalten war, 0,34 Massen%.
Beispiel 4
Eine Aluminium-Plattierungslösung 3 wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass Octyltrimethylammoniumchlorid, das ein Reagenz ist (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), als Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 15 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 3 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 3 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 3 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 3 war am niedrigsten mit 1,6 % und am höchsten mit 3,0 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,5 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 3 war 3,2 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 3 enthalten war, 0,37 Massen%.
Beispiel 5
Eine Aluminium-Plattierungslösung 4 wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Tributyltetradecylphosphoniumchlorid, das ein Reagenz ist (hergestellt von Kanto Chemical Co., Inc.), als Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 5,0 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 4 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 4 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 4 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 4 war am niedrigsten mit 1,8 % und am höchsten mit 3,4 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,8 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 4 war 3,5 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 4 enthalten war, 0,34 Massen%.
Beispiel 6
Eine Aluminium-Plattierungslösung 5 wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass Dimethylstearylamin, das ein Reagenz ist (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), als Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 15 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 5 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 5 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 5 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 5 war am niedrigsten mit 1,7 % und am höchsten mit 2,8 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,2 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 5 war 4,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 5 enthalten war, 0,28 Massen%.
Beispiel 7
Eine Aluminium-Plattierungslösung 6 wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass in Beispiel 1 die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 1,0 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 6 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 4 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 6 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 6 war am niedrigsten mit 1,5 % und am höchsten mit 2,7 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,1 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 6 war 4,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 6 enthalten war, 0,24 Massen%.
Beispiel 8
Eine Aluminium-Plattierungslösung 7 wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass in Beispiel 1 die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 45 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 7 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 7 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 7 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 7 war am niedrigsten mit 1,9 % und am höchsten mit 3,6 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,7 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 7 war 3,2 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 7 enthalten war, 0,39 Massen%.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Aluminium-Plattierungslösung A wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 1,10-Phenanthrolinmonohydrat als Komponente (C1) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 0,5 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte A hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung A eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte A wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 7 war am niedrigsten mit 0,6 % und am höchsten mit 1,2 %. Der Mittelwert der Dehnung war 0,8 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte A war 1,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten A enthalten war, 1,2 Massen%.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Aluminium-Plattierungslösung B wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass in Beispiel 1 die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 0,6 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte B hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung B eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte B wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte B war am niedrigsten mit 0,5 % und am höchsten mit 1,3 %. Der Mittelwert der Dehnung war 0,7 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte B war 4,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten B enthalten war, 0,24 Massen%.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Aluminium-Plattierungslösung C wurde wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass in Beispiel 1 die Komponente (C1) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 50 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte C hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung C eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte C wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte C war am niedrigsten mit 0,8 % und am höchsten mit 1,2 %. Der Mittelwert der Dehnung war 1,0 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte C war 1,2 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten C enthalten war, 0,84 Massen%.
Beispiel 9
Ein Liter der Aluminium-Plattierungslösung 1, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde hergestellt und es wurde ein poröses Aluminiumobjekt erhalten wie in Beispiel 2. Dann wurde eine Aluminiumplattierung 42 Stunden durchgeführt, während ein Stromverlust von 3,6 A eingestellt war. Zum Zeitpunkt, als das Beschichtungsgewicht an Aluminium pro Einheitsfläche 140 g/m² war, wurde das Basismaterial gewechselt und die Aluminiumplattierung wurde fortgesetzt.
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) des porösen Aluminiumobjekts 2', das nach 42 Stunden erhalten wurde, wurde gemessen. Es wurden zwanzig poröse Aluminiumobjekte 2' durch das gleiche Verfahren wie oben beschrieben hergestellt. Die Dehnung der porösen Aluminiumobjekte 2' war am niedrigsten mit 1,2 %. Die Dehnung war selbst als höchstes auf 1,6 % verringert. Der Mittelwert der Dehnung wurde 1,3 %.
Die Aluminium-Plattierungslösung zu diesem Zeitpunkt wurde als Aluminium-Plattierungslösung 1' bezeichnet und die Komponenten der Aluminium-Plattierungslösung 1' wurden durch Flüssigchromatografie-Massenspektroskopie (LC/MS) gemessen. Anhand der Ergebnisse wurde bestätigt, dass eine Alkylgruppe, die als Seitenkette der Komponente (C1) fungierte, die anfänglich erhalten war, verkürzt wurde und zur Komponente (C2) umgewandelt wurde, die als Seitenkette eine Alkylgruppe mit 7 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist. Die Konzentration der Komponente (C2) war 15 g/L.
Aluminium-Plattierungslösung
Es wurde Stearylchlorid (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) als Komponente (D) zur Aluminium-Plattierungslösung 1' zugegeben, so dass die Konzentration 1 g/L war. So wurde eine Aluminium-Plattierungslösung 8 erhalten.
Herstellung des porösen Aluminiumobjekts
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 8 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 8 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 8 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 8 war am niedrigsten mit 2,0 % und am höchsten mit 3,5 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,3 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 8 war 4,2 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 8 enthalten war, 0,3 Massen%.
Beispiel 10
Eine Aluminium-Plattierungslösung 9 wurde wie in Beispiel 9 erhalten, außer dass die Konzentration an Stearylchlorid, das als (D) fungiert, 8,3 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 9 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 9 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 9 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 9 war am niedrigsten mit 1,6 % und am höchsten mit 2,5 %. Der Mittelwert der Dehnung war 1,8 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 9 war 3,2 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 9 enthalten war, 0,6 Massen%.
Beispiel 11
Eine Aluminium-Plattierungslösung 10 wurde wie in Beispiel 10 erhalten, außer dass Tetradecan (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) als Komponente (D) in der Aluminium-Plattierungslösung eingesetzt wurde und die Komponente (D) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 1 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 10 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 10 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 10 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 10 war am niedrigsten mit 2,5 % und am höchsten mit 3,9 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,8 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 10 war 4,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 10 enthalten war, 0,3 Massen%.
Beispiel 12
Eine Aluminium-Plattierungslösung 11 wurde wie in Beispiel 10 erhalten, außer dass die Konzentration an Decen (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), das als Komponente (D) fungiert, 0,8 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 11 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 11 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 11 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 11 war am niedrigsten mit 1,8 % und am höchsten mit 2,8 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,2 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 11 war 3,6 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 11 enthalten war, 0,34 Massen%.
Beispiel 13
Eine Aluminium-Plattierungslösung 12 wurde wie in Beispiel 10 erhalten, außer dass die Konzentration an Dichloroctan (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), das als Komponente (D) fungiert, 3,0 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 12 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 12 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 12 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 12 war am niedrigsten mit 2,1 % und am höchsten mit 2,8 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,4 %.
Die mittlere Kristallkorngröße von Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 12 war 6,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 12 enthalten war, 0,52 Massen%.
Beispiel 14
Eine Aluminium-Plattierungslösung 13 wurde wie in Beispiel 10 erhalten, außer dass die Konzentration an Chlorpropan (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), das als Komponente (D) fungiert, 3 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte 13 hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung 13 eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte 13 wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte 13 war am niedrigsten mit 1,7 % und am höchsten mit 2,9 %. Der Mittelwert der Dehnung war 2,3 %.
Die mittlere Kristallkorngröße an Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte 13 war 6,0 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten 13 enthalten war, 0,46 Massen%.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Aluminium-Plattierungslösung D wurde wie in Beispiel 9 hergestellt, außer dass in Beispiel 9 die Komponente (D) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 0,3 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte D hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung D eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte D wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte D war am niedrigsten mit 0,8 % und am höchsten mit 1,6 %. Der Mittelwert der Dehnung war 1,1 %.
Die mittlere Kristallkorngröße an Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte D war 4,8 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten D enthalten war, 0,12 Massen%.
Vergleichsbeispiel 5
Eine Aluminium-Plattierungslösung E wurde wie in Beispiel 9 erhalten, außer dass in Beispiel 9 die Komponente (D) so zugegeben wurde, dass die Konzentration 9 g/L war.
Es wurden fünfzehn poröse Aluminiumobjekte E hergestellt wie in Beispiel 2, außer dass die Aluminium-Plattierungslösung E eingesetzt wurde. Die Dehnung, Kristallkorngröße und der Gehalt an Aluminiumcarbid eines jeden der porösen Aluminiumobjekte E wurde gemessen.
Bewertungsergebnisse
Die Dehnung (Verhältnis des Ausmaßes der Verschiebung zu GL) der porösen Aluminiumobjekte E war am niedrigsten mit 1,2 % und am höchsten mit 1,8 %. Der Mittelwert der Dehnung war 1,4 %.
Die mittlere Kristallkorngröße an Aluminium in den Querschnitten der Skelette der porösen Aluminiumobjekte E war 0,6 μm. Weiterhin war die Menge an Aluminiumcarbid, die in den porösen Aluminiumobjekten E enthalten war, 2,6 Massen%.

Claims

Aluminium-Plattierungslösung, geeignet zur Elektroabscheidung von Aluminium auf einer Oberfläche eines Basismaterials, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält: (A) ein Aluminiumhalogenid; (B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen; und (C1) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen, worin die Komponente (C1) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 8 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, wobei das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) in einem Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt und die Konzentration der Komponente (C1) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt.
Aluminium-Plattierungslösung, geeignet zur Elektroabscheidung von Aluminium auf einer Oberfläche eines Basismaterials, wobei die Aluminium-Plattierungslösung als Komponenten enthält: (A) ein Aluminiumhalogenid; (B) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylimidazoliumhalogeniden, Alkylpyridiniumhalogeniden und Harnstoffverbindungen; und (C2) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumsalzen, Phosphoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Aminverbindungen, Phosphinverbindungen und Sulfidverbindungen; und (D) mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylhalogeniden, Alkinen, Alkenen und Alkanen, worin die Komponente (C2) als mindestens eine Seitenkette eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweist, die Komponente (D) eine geradkettige oder verzweigte Verbindung mit 3 oder mehr und 36 oder weniger Kohlenstoffatomen ist, das Mischungsverhältnis der Komponente (A) und der Komponente (B) in einem Bereich von 1:1 bis 3:1 in Bezug auf das Molverhältnis liegt, die Konzentration der Komponente (C2) 1,0 g/L oder mehr und 45 g/L oder weniger beträgt und die Konzentration der Komponente (D) 0,5 g/L oder mehr und 8,5 g/L oder weniger beträgt.
Aluminium-Plattierungslösung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Komponente (A) Aluminiumchlorid ist und die Komponente (B) 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid ist.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumfilms, wobei das Verfahren die Elektroabscheidung von Aluminium auf der Oberfläche eines Basismaterials durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Poröses Aluminiumobjekt, erhalten durch Einsatz der Aluminium-Plattierungslösung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das poröse Aluminiumobjekt eine dreidimensionale, maschenartige Struktur und eine Dehnung von 1,5 % oder mehr aufweist.
Poröses Aluminiumobjekt gemäß Anspruch 5, worin die Kristallkorngröße in einem Querschnitt eines Skeletts 1 μm oder mehr und 50 μm oder weniger beträgt.
Poröses Aluminiumobjekt gemäß Anspruch 5 oder 6, worin der Gehalt an Aluminiumcarbid 0,8 Massen% oder weniger beträgt.