DE2063599A1

DE2063599A1 - Aluminiumplattierungsverfahren

Info

Publication number: DE2063599A1
Application number: DE19702063599
Authority: DE
Inventors: Toshihide Yokohama Kanagawa; Kawabata Rikichi Katayama Knchiro; Takeshima Eiki Funabashi Chiba; Kurata (Japan)
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1969-12-27
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-22
Also published as: NL7016760A; AU2328870A; FR2072071A1; BE758730A; JPS4832266B1

Description

Nisshin Steel Company, Ltd. Shinkokusai Building, 3-4 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo/Japan

Aluminiumplattierungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plattieren von Aluminium, insbesondere auf einer Stahlplatte oder einem Stahlband oder einem Stahlstreifen, wobei das Verfahren insbesondere kontinuierlich durchgeführt werden soll.

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Die Erfindung liegt darin, daß eine Badzusammensetzung benutzt wird, die Lösungsmittel aufweist, welche einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe enthalten,die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus paraffinischen Kohlenwasserstoffen wie flüssigem Paraffin, festem Paraffin usw. besteht, falls gewünscht unter Zugabe von einem oder von zwei oder von mehr als zwei Stoffen, die aus der Gruppe von aromatischen und zykloparaffinischen Kohlenwasserstoffen wie Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, 1-2-3-Trimethylbenzol, 1-2-4-Trimethylbenzol, 1'3'5-Trimethylbenzol, Äthylbenzol, n-Propy!benzol, Kumol, Zyklohexan, Zykloheptan und Zyklooctan ausgewählt sind, sowie ferner einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe, die aus der Gruppe von Ätherverbindungen wie Anisol, Diäthyläther, Phenetol, Äthyl-n-Butylather, Di-n-Propylather, Tetrahydrofuran und Diphenyläther ausgewählt sind, wobei das Volumenverhältnis des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels zum Ätherlösungsmittel innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 5,0 liegt, daß ferner gelöste Stoffe, die aus Aluminiumchlorid und Lithium-Aluminium-Hydrid bestehen, verwendet werden und daß eine Leiterwalze in dem Bad angeordnet wird.

Es ist ein nicht wässriges hydridartiges Aluminiumplattierungsbad (entwickelt von A. Brenner)bekannt. Äluminiumplattierungen die fe unter Verwendung eines derartigen Bades hergestellt werden,haben

manche erwünschte Eigenschaften. Für einen langzeitigen kontinuierlichen Betrieb sind jedoch noch einige Probleme zu lösen, denn einige Punkte erscheinen verbesserungsbedürftig. So wird z.B. eine sich nicht verbrauchende Anode benutzt und eine Steuerung des atmosphärischen Gases auf dem Bad ist ziemlich schwierig, da die Badlösung stark reduzierend wirkt. Aufgrund der unvermeidlichen Aluminiumablagerung auf einer Leiter walze, die als negativer elektrischer Eingang benutzt wird, kann eine kontinuierliche Aluminium-

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plattierung nicht derart durchgeführt werden, daß die Leiterwalze in der für die Aluminiumplattierung benutzten Badlösung angeordnet wird. Eine andere Stelle für die Anordnung der Leiterwalze gibt es jedoch nicht.

Bei den bekannten Verfahren entsteht somit eine große Menge an elektrischer Wärme, so daß es nicht möglich ist, große Strom mengen in Anwendung zu bringen. Diese Schwierigkeiten sind insbesondere bei einer industriellen Massenproduktion sehr hinderlich.

Ferner ist nachteilig, daß eine Aluminiumschicht auf einer Stahlnochmals

platte, oder einem Stahlstreifen nicht/plattiert werden kann, wenn einmal auf sie

/ein atmosphärisches Gas^ eingewirkt hat, da die Oberflächenqualität z.B. durch Verunreinigungen beeinträchtigt ist und die Haftung reduziert ist.

Obwohl eine gute Aluminiumplattierung unter Verwendung eines hydridartigen Aluminiumplattierungsbades erhalten werden kann, bereitet der Flüssigkeitsverlust des Bades große Schwierigkeiten. Dies gilt insbesondere bezüglich der Flüssigkeit, die das teure Lithiuma Iuminiumhydrid enthält. Ein derartiger Flüssigkeitsverlust kann bei den bekannten nicht kontinuierlichen Verfahren nur sehr schwierig verhindert werden.

Die vorgenannten Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden.

Beim Aluminiumplattieren kann die Leiterwalze in der Badlösung nur dann angeordnet werden, wenn das Bad die vorstehend angegebene, erfindungsgemäße Zusammensetzung hat. Erfindungsgemäß kann somit ein elektrisches Aluminiumplattieren kontinuierlich durchge-

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führt werden, wobei ein Streifen oder eine Platte aus Stahl als Kathode und eine Aluminiumplatte als Anode benutzt werden. Man erhält somit einen gewünschten Al-Niederschlag auf der Stahlkathode ohne daß die Gefahr besteht, daß sich das Aluminium auch auf der Leiterwalze niederschlägt, wie dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist. Dies ist jedoch, wie schon erwähnt, nur innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches der Zusammensetzungen des Bades möglich.

Wie allgemein bekannt, wurde bislang beim Stand der Technik es immer als unmöglich erachtet, die Leiterwalze in der Lösung anzuordnen. Dies ist jedoch, wie schon vorstehend erwähnt, erfindungsgemäß möglich und ergibt vor allem eine Verbesserung in wirtschaftlicher Hinsicht. So ist es z.B. möglich, eine hohe elektrische Stromdichte in Anwendung zu bringen, was eine sehr wirksame Elektrolyse ergibt und die Produktionskosten reduziert. Durch die Anordnung der Leiterwalze in der Flüssigkeit werden ferner eine Reihe von Schwierigkeiten vermieden, die bei den bekannten Verfahren auftreten. Dies betrifft z.B. eine Funkenbildung beim Einleiten des elektrischen Stromes in die Leiterwalze, die auf einen metastabilen Kontakt mit der Stahlkathode zurückzuführen ist. Hierbei werden die nieht wässerigen Lösungsmittel in Brand gesetzt.

Bei Verwendung einer Lösung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist ferner eine Aluminiumdoppelplattierung einer aluminiumplattierten Schicht möglich, die schon einem atmosphärischen Gas ausgesetzt worden ist. Auch dies ist, wie schon vorstehend erwähnt, beim Stand der Technik nicht möglich, und zwar selbst dann, wenn die Menge der Lösungsmittel beliebig geändert wird.

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Abgesehen von den vorstehend dargelegten Vorteilen weist das erfindungsgemäße Verfahren noch weitere Vorteile im Vergleich zu dem vorgenannten, von A. Brenne entwickelten Verfahren auf, bei dem Diäthyläther und Tetrahydrofuran als Lösungsmittel benutzt werden. Das Verfahren bei dem Diäthyläther benutzt wird, hat nämlich z.B. folgende Nachteile: Niedriger Siedepunkt, unvermeidlicher Lösungsmittelverlust, Schwierigkeiten bei industrieller Massenproduktion, hohe Kosten usw.

Das Verfahren, bei dem Tetrahydrofuran benutzt wird, hat ebenfalls einige Nachteile: Herabgesetzte Aluminiumchloridlöslichkeit, , herabgesetzte elektrische Leitfähigkeit (im Vergleich zu dem Verfahren bei dem Diäthyläther verwendet wird).

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt eine erhöhte Aluminiumchloridlöslichkeit. Die Erhöhung beträgt das Zweifache. Ferner ist der elektrische Wirkungsgrad verbessert und beträgt 95 bis 100%.

Auch die spezifische Leitfähigkeit ist erhöht. Sie beträgt z.B. 3,4

-3 -1-1

χ 10 Ohm cm im Falle eines Volumenverhältnisses von Benzol/Tetrahydrofuran von 2 (siehe die Zeichnung). Bei dem be-

-3 kannten Verfahren hat man vergleichsweise einen Wert von 1,5 χ 10 Ohm" cm" bei Hydrofuran. Ferner ist bemerkenswert, daß sich

die elektrische Leitfähigkeit nicht ändert und stabil ist innerhalb i

eines Bereiches, der von Punkt A bis zu Punkt B in der Zeichnung reicht, und zwar trotz einer Änderung der molaren Verhältnisse der gelösten Stoffe von 0,4 bis 0,7, nämlich von LiAlH4/LiAlH4 + A1C13 (entsprechend Werten von 0,4 bis 1,5 von AlC13/LiAlH4).

In der beigefügten Zeichnung ist der Zusammenhang zwischen dem molaren Verhältnis der gelösten Stoffe und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der Badlösung bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren aufgetragen.

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Abgssehen von der Verbesserung der Löslichkeit von Aluminiumchlorid ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, daß ein Aluminium hoher Reinheit (mehr als 99, 99%) auf der Kathodenplatte erhalten werden kann. Es wird somit der beim Stand der Technik bestehende Nachteil vermieden, wo sich ein weißgrauer, brüchiger Niederschlag bildet, wenn allein Tetrahydrofuran mit hoher Stromdichte benutzt wird. Erfindungsgemäß entsteht im Gegensatz hierzu jedoch ein silbriges, schön aussehendes Produkt ohne jede Schwierigkeit und es kann eine hohe Stromdichte bis

ο
zu ca. 3o A/dm ohne weiteres in Anwendung kommen. Im Vergleich hierzu können beim Stand der Technik nur Werte von weniger als Io A/

dm in Anwendung kommen. Wegen der Erhöhung des elektrischen Widerstandes würde sich sonst eine verunreinigte Oberfläche, ergeben.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Selektivität des molaren Verhältnisses der gelosten Badstoffe in einem so weiten Bereich von o, 4 bis Ιο, ο (Aluminiumchlcridmolarkonzentration/ Lithiumaluminiumhydridmolarkonzentration) gesteigert werden kann. Die Anwendbarkeit des Aluminiumplattierungsverfahrens wird somit durch die genannten gelösten Stoffe verbessert.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die nachstehenden Beib spiele, bei denen Lösungen gemischt werden, bei denen die Aluminiumgesamtkonzentration größer als o, 5 Mol/Liter ist.

Beispiel 1

Eine Lösung von Aluminiumchlorid in Tetrahydrofuran und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid in Tetrahydrofuran werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid von o, 4 gemischt. Sodann werden 4,9 Teile Benzol und o, 1 Teile flüssiges

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Paraffin/Tetrahydrofuran hinzugegeben um ein Volumenverhältnis von 5, ο von/Benzol + flüssiges Paraffin 7/ /Tetrahydrofuran 7 zu erhalten. Eine Aluminiumplatte mit einer Reinheit von ca. 99% wird als Anode benutzt. Eine Stahlplatte wird als Kathode benutzt. Die Elektrolyse wird bei einer Badtemperatur von 25 C mit einer elektrischen Stromdichte

von Io A/dm durchgeführt. Auf der Kathodenstahlplatte erhält man einen Aluminiumniederschlag ,der gut haftet und weiß und glänzend aussieht.

Beispiel 2

Eine Lösung von Aluminiumchlorid-Benzol-Tetrahydrofuran und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid-Benzol-Tetrahydrofuran werden (

in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid von 1,5 gemischt. Sodann wird das Lösungsmittelverhältnis auf ein Volumenverhältnis von /BenzoL·⁷ / /Tetrahydrofurari/von 1, 8 bis 2_r ο gebracht. Diese Elektroplattierungslösung wird bei einer Badtemperatur von 4o C mit einer Stromdichte von 3o A/dm elektrolysiert. Als Anode wird eine Aluminiumplatte benutzt, während als Kathode eine Stahlplatte dient. Der resultierende Aluminiumniederschlag auf der Kathodenstahlplatte haftet gut und sieht silberweiß aus. Die Elektrolyse wird bis zu einer Aluminiumniederschlagsmenge wiederholt, die zehnmal so groß ist wie die ursprünglich gelöste Aluminiummenge. Es

ergaben sich hierbei keine Änderungen der charakteristischen Badeigen- g

weitere I

schäften, so daß ohne weiteres/Elektrolysen durchgeführt werden konnten, d.h. es ist eine kontinuierliche Verfahrensweise möglich.

Beispiel 3

Eine Lösung von Aluminiumchlorid-Diäthyläther-Anisol und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid-Diäthyläther- Cyclohexan werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminium-

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hydrid von 1,0 gemischt. Sodann wird Zyklohexan hinzugegeben, um ein Volumenverhältnis von [zy^kl°^nexanJ / t.Diäthyläther+AnisolJ von 1,0 bis 1,3 zu erhalten. Die derart erhaltene gemischte Lösung wird bei 30^Lösungstemperatur und unter einer elektrischen Strom-

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dichte von 1 A/dm elektrolysiert. Hierbei besteht die Anode aus einer Aluminiumplatte während die Kathode eine Stahlplatte ist. Man erhält eine silber-weiße Aluminiumplattierung auf der Stahlplatte.

Beispiel 4

Eine Lösung von Aluminiumchlorid-Äthylbenzol-Diphenyläther und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid-Diphenyläther werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid-Lithiumaluminiumhydrid von 5,0 gemischt. Sodann wird l^'S-Trimethylbenzol hinzugegeben, um ein Volumenverhältnis von [Äthylbenzol + 1^#2*3-Trimethylbenzol]/[piphenylather] von 4,1 zu erhalten. Die derart hergestellte gemischte Lösung wird bei einer Lösungstemperatur von 3O⁰C mit einer elektrischen Stromdichte von 2 A/dm elektrolysiert, wobei man eine Aluminiumplatte als Anode benutzt. Man erhält einen silber-weißen Aluminiumniederschlag auf der Kathode.

Beispiel 5

Eine Lösung von Aluminiumchlorid-Toluol-Phenetol und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid- Zyklooctan-Phenetol werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid von 10,0 gemischt. Sodann wird festes Paraffin hinzugegeben, um ein Volumenverhältnis von ^rToluol +Zyklooctan+festes Paraffin]/ _: Phenetol , von 0,1 zu erhalten. Die derart hergestellte Lösung wird

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bei einer Lösungstemperatur von 4o C bei einer elektrischen Strom-

2
dichte von IA/ dm elektrolysiert, wobei eine Aluminiumplatte als Anode benutzt wird. Min erhält einen silber-weißen Aluminiumniederschlag auf der Stahlkathodenplatte.

Beispiel 6

Eine Lösung von Aluminiumchlor id-(o-Xylol)-(m-Xylol) -(Äthyl -n-Butyläther) und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid-(Äthyl-n-Butyläther) werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid von 6, ο gemischt. Sodann werden die Lösungsmittel weiter hinzugegeben um ein Volumenverhältnis von /(b-Xylol)+(m-Xylol)-i-(p-Xylol)_7/ /"(Äthyl-n-Butyläther)_7 von 1, 5 bis 1, 6 zu erhalten. Die derart hergestellte Lösung wird unter Verwendung einer Aluminiumplatte als Anode bei einer Lösungstemperatur von 3o C mit einer Stromdichte von 1, ο A/dm elektrolysiert. Man erhält eine gute Aluminiumplattierung auf der Kathodenstahlplatte.

Beispiel 7

Eine Lösung von Aluminiumchlorid-in-PropylbenzolJ-iDi-n-Propyläther) und eine Lösung von Lithiumaluminiumhydrid-Kumol-Diäthyläther werden in einem molaren Verhältnis von Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid von 1, ο gemischt. Sodann werden die Lösungsmittel hinzugegeben, um in etwa ein Volumenverhältnis von /"(n-Propylbenzol) + Kumol + Cycloheptany/ /"(Di-n-Propyläther) + Diäthyläther 7 von 1, ο bis 1,1 zu erhalten. Die resultierende Lösung wird bei einer Lösungstemperatur von 4o°C und unter einer Stromdichte von 15 A/dm elektrolysiert, wobei eine Aluminiumplatte als Anode benutzt wird. Man erhält einen Aluminiumniederschlag auf der Kathodenstahlplatte.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Plattieren von Aluminium, insbesondere auf Stahl in der Form einer Platte, einer Bahn oder eines Bandes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Badzusammensetzung benutzt wird, die Lösungsmittel aufweist, welche einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe enthaltende aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus paraffinischen Kohlenwasserstoffen wie flüssigem Paraffin, festem Paraffin usw. besteht, falls gewünscht unter Zugabe von einem oder von zwei oder von mehr als zwei Stoffen, die aus der Gruppe von aromatischen und zykloparaffinischen Kohlenwasserstoffen wie Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, 1-2-3-Trimethylbenzol, 1-2-4-Trimethylbenzol, 1-3'5-Trimethylbenzol, Äthylbenzol, n-Propylbenzol, Kumol, Zyklohexan, Zykloheptan und Zyklooctan ausgewählt sind, sowie ferner einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe, die aus der Gruppe von Ätherverbindungen wie Anisol, Diäthyläther, Phenetol, Äthyl-n-Butyläther, Di-n-Propyläther, Tetrahydrofuran und Diphenyläther ausgewählt sind, wobei das Volumenverhältnis des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels zum Atherlösungsmittel innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 5,0 liegt, daß ferner gelöste Stoffe, die aus Aluminiumchlorid und Lthium-Alüminium-Hydrid bestehen, verwendet werden und daß eine Leiterwalze in dem Bad angeordnet wird.

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2. Verfahren zum Plattieren von Aluminium, insbesondere auf Stahl in der Form einer Platte, eines Bandes oder einer Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine Badzusammensetzung benutzt wird, die Lösungsmittel aufweist, welche einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe enthalten, die aus der Gruppe von aromatische und zykloparaffinischen Kohlenwasserstoffen ausgewählt sind, welche

Toluol,
aus Benzol,/ ο-Aylol, m-Xylol, p-Xylol, 1-2'3-Trimethylbenzol, Ir 2· 4-T rim ethylbenzol, 1·3· 5-Trimethylbenzol, Äthylbenzol, n-Propylbenzol, Kumol, Zyklohexan, Zykloheptan, Zyklooctan besteht, sowie ferner einen oder zwei oder mehr als zwei Stoffe, die aus der Gruppe von Ätherverbindungen ausgewählt sind, die aus Anisol, Diäthyläther, Phenetol, Äthyl-n-Butyläther, Di-n-Propyläther, Tetrahydrofuran und Diphenyläther besteht, wobei das Volumenverhältnis des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels zum Ätherlösungsmittel innerhalb eines Bereiches von 1 bis 5 liegt, daß ferner gelöste Stoffe, die aus Aluminiumchlorid und Litiumaluminiumhydrid bestehen, benutzt werden und daß eine Leiterwalze in dem Bad angeordnet wird.

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