MXPA04001459A

MXPA04001459A - Evolucion de hidrogeno que inhibe los adictivos para ala electrodeposicion de zinc.

Info

Publication number: MXPA04001459A
Application number: MXPA04001459A
Authority: MX
Inventors: W Oloman Colin
Original assignee: Magpower Systems Inc
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2005-02-17
Also published as: EP1417357B1; WO2003016593A3; RU2004107493A; CN1653209A; HK1075920A1; BR0211933A; KR100599993B1; DE60203301T2; ZA200405167B; KR20040044443A; CA2457071C; ES2238586T3; DE60203301D1; WO2003016593A2; RU2288299C2; AU2002322888B2; EP1417357A2; CA2457071A1; US20050011769A1; JP2004537653A

Abstract

Una sal de cetilpiridinium, cloruro de cetilpiridinium (CCP) es usada como un inhibidor de la evolucion de hidrogeno (un mejorador de eficiencia de corriente)en un proceso de electrodeposicion de zinc comercial. Composiciones de electrodeposicion de zinc que contienen a) antimonio y b) antimonio y pegamento fueron probadas. Anadiendo CCP en una concentracion de 0.05 mM al licor de electrodeposicion resulta en una eficiencia de corriente incrementada para ambos electrolitos.

Description

EVOLUCION DE HIDROGENO QUE INHIBE LOS ADITIVOS PARA LA ELECTRODEPOSICION DE ZINC CAMPO La invención se relaciona a aditivos para la electrodeposición de zinc que inhiben la emisión de hidrógeno y/o mejoran la eficiencia de corriente para la electrodeposición de zinc, específicamente aditivos basados en cetilpiridinium. ANTECEDENTES La mejora de la eficiencia de energía del proceso de electrodeposición de zinc mediante la inhibición de la reacción de emisión de hidrógeno parasítica, que ocurre en paralelo con la deposición de zinc, es de principal interés tecnológico y comercial. Una manera de minimizar la emisión de hidrógeno catódico es mediante el uso de aditivos, generalmente compuestos orgánicos, que selectivamente incrementan el sobrepotencial de emisión de hidrógeno . Mackinnon y colaboradores (Journal of Applied - Electrpchemistry, Volumen 20, páginas 728-736, 1990) y Scott y colaboradores (Journal of Applied Electrochemistry, Volumen 18, páginas 120-127, 1988) describen el uso de pegamento de animal en combinación con antimonio para mejorar la eficiencia de corriente para la electrodeposición de zinc cuando se comparan con los electrolitos sin aditivo - Existe una necesidad por aditivos mejorados que minimicen la emisión de hidrógeno durante la electrodeposxción de zinc mientras que se proporcione el mismo o mejorado desempeño sobre los aditivos tradicionales. Por lo tanto, un objeto de esta invención es proporcionar aditivos mejorados para la electrodeposición de zinc que minimicen la emisión de hidrógeno mientras que se proporcione similar o mejorado desempeño sobre los aditivos tradicionales . BREVE DESCRIPCION El cloruro de cetilpiridinium (CPC) , una sal' de cetilpiridinium, se probó como un aditivo en un proceso de electrodeposición de zinc en dos composiciones de electrolito de electrodeposición de zinc separadas: 1) con antimonio y 2) con antimonio y pegamento . El aditivo CPC tuvo la influencia más significante en la presencia de antimonio o la combinación de antimonio + pegamento, donde incrementó la eficiencia de corriente por '23.2% y 7.6% respectivamente. Además, la presencia de CPC '0.05 mM no incrementó el voltaje de la celda total. DESCRIPCION DETALLADA Métodos y -Aparatos Celdas de prueba en vaso de laboratorio comerciales que contienen un electrolito de electrodeposición comercial (licor) se conectaron aun suministro de potencia y se colocaron en un baño de agua a 37°C. Los ánodos y cátodos se hicieron de plomo y aluminio, respectivamente. La hoja de MSDS suministrada de laboratorio indicó para el electrolito la siguiente composición: sulfato de zinc 28 - 34% en peso, sulfato de magnesio 9-15 g/1 (gramos/litro) y manganeso 1.5 - 2.5 g/1. Después de dejar que la temperatura dentro de las celdas de "prueba alcance el valor deseado de 37°C, una corriente constante de 0.045 A, que representa una densidad de corriente de electrodeposición de 450 amperes/metro2, se aplicó por ya sea 4 o 20 horas a un electrolito no agitado. Después de la consumación . del experimento-, el montaje de. electrodo se retiró del vaso de laboratorio de vidrio, se enjuagó con agua destilada y el depósito de cátodo cuidadosamente se quitó raspando y se peso con precisión de cuatro dígitos usando una balanza analítica Mettler AE 100 digital. Las celdas de prueba se enjuagaron entre los .experimentos con agua destilada y acetona para retirar las pequeñísimas cantidades de los aditivos orgánicos. También se — realizaron duplicados y se estimó la desviación estándar. La eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc se calculó basado en la ley de Faraday: CE&>)=*'F'm' -100 (1) donde CE - eficiencia de corriente para la electrodeposición de Zn (%) z - no . de electrones intercambiados [=2] F - número de Faraday [=96485.3 C mol"1] nid - cantidad de depósito de zinc (g) 1 - corriente aplicada [=0.045 A] t - tiempo (s) Azn- peso atómico del zinc [=65.39]. El cloruro de cetilpiridinium (CPC) (por ejemplo Sigma-Aldrich, U.S.) tiene la siguiente estructura: Ejemplo 1 Licor de Electrodeposición de Zinc con antimonio presente Antimonio (Sb) en la concentración de 0.04 mg/1. (miligramos/litro) se adicionó como antimonio - tartrato de " otasio al electrolito de electrodeposición de zinc. Se realizaron corridas tanto de cuatro y veinticuatro horas . Los resultados experimentales de las corridas de cuatro horas se resumen en la Tabla 1. Sin el aditivo CPC presente en el electrolito, el Sb tuvo un efecto perjudicial en la eficiencia de la corriente, es decir entre 65.1% (celda no. 15) y 74.7% (celda no. 14) . En promedio, la eficiencia de corriente sin el aditivo CPC presente fue de 69.9%. La adición de CPC mejoró la eficiencia de corriente en promedio por 23.2%, es decir de 69.9% a 93.1%. Tabla 1: Efecto del CPC en la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc en el electrolito que contiene 0.04 mg/1 de Sb (como Sb-tartrato).

El efecto de CPC en un experimento a más largo plazo (20 horas) es mostrado en la Tabla 2. Sin el aditivo ~ CPC la eficiencia de corriente de la celda no. 15 fue solamente 36.6%, mientras que con CPC 0.05 mM presente la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc fue de 58.9%. Asi, con el aditivo CPC la eficiencia de corriente fue más alta por 22.3%. Tabla 2: Efecto del CPC en la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc en el experimento de 20 horas con 0.04 mg/1 de Sb en el electrolito.

Ejemplo 2 Licor de Electrodeposición de Zinc con antimonio y pegamento Experimentos similares a aquellos en el Ejemplo 1 se realizaron con un electrolito que contiene 0.04 mg/1 de Sb y 10 mg/1 de pegamento (por ejemplo "pegamento perlado" suministrado por Hudson Industries, Johnstown, New York). Se llevaron a cabo corridas tanto de 4 como de 20 horas. El efecto del aditivo CPC en la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc en las corridas de 4 horas es mostrado en la Tabla 3. La presencia de pegamento minimiza a un cierto grado el efecto negativo del antimonio, produciendo eficiencias de corriente entre 88.9% y 90%. Sin embargo, la adición de CPC 0.05 mM originó incrementos adicionales de la eficiencia de corriente, es decir, de 89.4% en promedio en la ausencia a 97% en la presencia de CPC (Tabla 3) . Tabla 3: Efecto del CPC en la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc en el electrolito que contiene 0.04 mg/1 de Sb (como Sb-tartrato) + 10 mg/1 de pegamento Los experimentos de 20 horas (Tabla. 4) mostraron que el CPC en una concentración de 0.05" mM incrementó la eficiencia de corriente de la celda no. 16 de 77.2% a 87.3%. Tabla 4: Efecto del CPC en la eficiencia de corriente de la electrodeposición de zinc en un experimento de 20 horas .con 0.04 mg/1 de Sb y 10 mg/1 de pegamento en el electrolito El voltaje de la celda es otra cifra de mérito importante del proceso de electrodeposición. Un incremento en el voltaje de la celda representa un incremento en la cantidad de energía requerida y, por lo tanto un proceso de electrodeposiciórx menos eficiente. La Tabla 5 muestra que usando CPC 0.05 mM en conjunción con Sb y pegamento no indujo un incremento del voltaje de la celda. Tabla 5: Efecto del CPC en el voltaje de la celda promedio en experimentos de 4 horas con 0.04- mg/1 de Sb y 10 mg/1 de pegamento en el electrolito Por consiguiente, mientras que esta invención se ha descrito con referencia a, modalidades ilustrativas, esta descripción no se va a proponer que sea considerada en un sentido limitativo. Varias modificaciones de las modalidades .ilustrativas, -asi como otras modalidades de la invención, serán evidentes para personas expertas en la técnica con - referencia a esta descripción. Por lo tanto, se contempla que las reivindicaciones adjuntas cubrirán cualquiera de tales modificaciones o modalidades como caen dentro del alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método de electrodeposición de zinc mejorado, caracterizado porque comprende: adicionar un aditivo de sal de cetilpiridinium a un electrolito de electrodeposición de zinc.
2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la sal de cetilpiridinium es un haluro de cetilpiridinium.
3. Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el haluro de cetilpiridinium es cloruro de cetilpiridinium.
4. Uh método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el cloruro de cetilpiridinium está a una concentración de 0.05 milimolar (mM) en el licor de electrodeposición de zinc.
5. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el electrolito de electrodeposición de zinc contiene sulfato de zinc. - .
6. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el electrolito de electrodeposición de zinc contiene antimonio .
7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el electrolito de electrodeposición de zinc contiene pegamento..
8. Uh método de conformidad con la reivindicación , caracterizado porque el pegamento es pegamento de animal.
9. Un método de conformidad con la reivindicación , caracterizado porque el pegamento de animal es gelatina.