DE694738C - Verfahren zur Herstellung nichtwaessriger Badfluessigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium - Google Patents

Verfahren zur Herstellung nichtwaessriger Badfluessigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium

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DE694738C
DE694738C DE1939SC118303 DESC118303D DE694738C DE 694738 C DE694738 C DE 694738C DE 1939SC118303 DE1939SC118303 DE 1939SC118303 DE SC118303 D DESC118303 D DE SC118303D DE 694738 C DE694738 C DE 694738C
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aluminum
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DE1939SC118303
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Waldemar Menzel
Dr Helmuth Scheibler
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HELMUTH SCHEIBLER DR
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HELMUTH SCHEIBLER DR
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44Aluminium

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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung nichtwäßriger Badflüssigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium Es ist bereits mehrfach versucht worden, Aluminiumüberzüge auf anderen Metallen, insbesondere auf Kupfer oder Eisen, durch Elektrolyse herzustellen. Da die elektrolytische Abscheidung von Aluminium aus den wäßrigen Läsungen seiner Salze nicht angängig ist, so wurden im Schmelzfluß Al»miniumhalogenide, die durch Zusätze -von Allkali- oder Erdalkalihalogeniden leichtflüssiger gemacht worden waren, der Elektrolyse unterworfen (deutsche Patentschrift 545 382, K1. 48a, Gr. 6). Ferner sind auch ialuminiumorganische Verbindungen salzartiger Natur in @organischen Lösungsmitteln untersucht worden (amerikanische Patentschrift 1939397 vom 12.4.1929, ausg. 12. 2. 1933, und I 911 122 vom 13.8.1929, ausg. 23.5.1933e Transactions of the Electrochemical Society 65,' 339 [1934]; 69, 5i9 und 529 [i936]). In beiden Fällen sind bisweilen dichte und festhaftende Aluminiumüberzüge erhalten worden. Diese wurden auf verschiedenen Metallen, die als Ka= thode dienten, niedergeschlagen, während die Anode aus Aluminium bestand. Eine technische Verwendung scheinen diese Verfahren nicht gefunden zu haben.
  • Die verschiedenen, bisher beschriebenen, nichtwäßrigen Badflüssigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium auf Metallen werden unter Verwendung von Halogenalkylen (Athylj odid, Äthylbromid u. a. ) dargestellt und enthalten mehr oder weniger von unverbrauchten Halogenalkylen. Dia sich in den Badflüssigkeiten jauch Aluminiumhalogenide vorfinden, die entweder von vornherein zugesetzt werden -oder sich an der Aluminiumanode bilden, so treten bei Verwendung aromatischer Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel Kondensationsreaktionen (Friedel-Crafts-Reaktion) unter Entwicklung von Halogenwasserstoff ein. Die fortschreitende Bildung von Kondensationsprodukten führt zu einer Verdickung der Badflüssigkeit, die eine weitere Elektrolyse verhindert; was durch Zusatz weiterer Mengen von Halogenalkyl ,auszugleichen versucht wird.
  • Es ist bekannt, daß Aluminium.alkyle in für diese Verbindung indifferenten, organischeil Lösungsmitteln (Kohlenwasserstoffon und Äthern) den elektrischen Strom nicht leiten. Aluminiumhalogenide besitzen zwar in organischen Lösungsmitteln ein deutliches Leitvermögen, doch findet keine Aluminium-°äbscheidung auf einer ,aus Kupfer oder Eisen bestehenden Kathode statt.
  • Es wurden die folgenden neuen Beobachtungen gemacht: Bei der Zugabe von Aluminiumhalogeniden zu Lösungen von Aluminiumalkylen in Lösungsmitteln, die indifferent gegenüber Aluminiumalkylen sind, gehen erheblich größere Mengen von Aluminiümhalogeniden in Lösung, als das bei Verwendung der reinen Lösungsmittel der Fall ist. Bei fortschreitender Zugabe und eingetretener Reaktion, die durch Erwärmung begünstigt wird, erfolgt z. B. bei Verwendung von Xylol in der Lösung eine Schichtentrennung in der Weise, däß die obere Schicht ,aus. dem Lösungsmittel besteht und als Schutzschicht dienen kann, während die untere dunkel gefärbte Schicht aus den Reaktionsprodukten von Aluminiumalkylen und Aluminiiirn halogeniden, wahrscheinlich. den Aluminium balogenalkylen AlRX. und AIR.X (R = Alkyl, X = Halogen) und darin gelösten Aluminiumhalogeniden besteht. Aus dieser unteren Schicht scheidet sich Aluminium sehr leicht elektrolytisch auf Gegenständen aus Edelmetallen; Kupfer, Zink, Blei, Zinn, Wismut, Antimon, Chrom, Mangan, Gußeisen, Stahl, Nickel, Kobalt oder deren Legierungen, die .als Kathode dienen, in Form eines festhaftenden, glänzenden Überzuges ab, während die Anode aus Aluminium besteht, das bei der Elektrolyse dauernd in Lösung geht, so daß die Badflüssigkeit ihren ursprünglichen Aluminiumgehalt beibehält.
  • Die erheblich größere Beständigkeit der beschriebenen Badflüssigkeiten ;gegenüber den bekannten,-nichtwäßrigen, zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium angegebenen Badflüssigkeiten beruht wahrscheinlich auf der Abwesenheit von Halogenalkylen, die mit den als Lösungsmittel -verwandten ar omatiscben Kohlenwasserstoffon in Anwesenheit.. von Aluminiumhalogeniden zur Bildung von Kondensationsprodukten Veranlassung geben.
  • Die Aluminiumalkyle können in Form ihrer aus Magnesiumhalogenalkylen und Aluminiumchlorid einfach darstellbaren Ätherate (Berichte d. Deutschen Chem. Ges. 56, 471 [1g23]) verwandt werden.
  • Es ist besonders hervorzuheben, daß Aluminiumchlorid ohne Zusatz anderer Aluminiumbalogenide benutzt werden kann. Die bisher beschriebenen Badflüssigkeiten waren unter Verwendung von jodalkylen oder Bromalkylen hergestellt worden und enthielten, auch wenn Aluminiumchlorid zur Verwendung kam, außerdem noch Aluminiumbromid. Die unter alleiniger Verwendung von Aluminiumchlorid hergestellten Badflüssigkeiten haben nicht nur den Vorteil der geringeren Herstellungskosten, sondern sie sind auch den unter Verwendung der anderen Halogenide des Aluminiums erhaltenen Badflüssigheiten durch ihre größere Beständigkeit gegenüber Luft und Feuchtigkeit überlegen. Das käufliche, wasserfreie Aluminiumchlorid kann ohne nochmalige Sublimation direkt verwandt werden; da die geringe Wassermenge, die im Aluminiumchlorid immer vorhanden ist, zeit Aluminiumtriäthyl unter Bildung unlöslicher Produkte reagiert, die sich auf dem Boden des Bades abscheiden. Aus der darüber stehenden Badflüssigkeit erhält man dann bei der Elektrolyse einen glänzenden, fest anhaftenden Aluminiumüberzug. Die elektrolytischen Aluminiumüberzüge auf ,anderen Metallen lassen sich in an sich bekannter Weise durch Oxydation in Überzüge, die aus Aluminiumoxyd bestehen, umwandeln.
  • Wenn die Badflüssigkeiten durch die Ein wirkung von Feuchtigkeit oder durch andere Verunreinigungen in ihrer Wirksamkeit nachlassen, so ist es leicht möglich, diesen durch Destillation wieder die ursprüngliche Wirksamkeit zu erteilen. Besonders die unter Verwendung von Aluminiumchlorid hergestellte Badflüssigkeit kann ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen unter vermindertem Druck destilliert werden. Dies beruht darauf, claß die Aluminiumchlorallkyle verhältnismäßig be siändig gegenüber Sauerstoff sind, im Gegensatz zu den entsprechenden Brom- oder gar Jodverbindungen. Die letzteren sind sogar selbstentzündlich. Beispiele 1. Zu iooccm einer io%igen Lösung von Alüminiumtl-iäthylätherat in Xylol gibt man in Portionen von je 2o g unter Umschütteln 8o g gepulvertes Aluminiumchlorid: Bei der Zugabe der ersten Portion tritt heftige Reaktion ein, und das Aluminiumchlorid geht unter Erwärmung in Lösung. Zu der gelb gefärbten Lösung ,gibt man dann unter gelindem Erwärmen die weiteren 6o g Aluminiumchlorid, von dem ein Teil ungelöst bleibt, hinzu. Die Mischung wird kürze Zeit bis zum Sieden erhitzt; hierbei' erfolgt Schichtentrennung unter Abscheidung eines schweren, dunkelrotbraunen Öles. Dieses dekantiert man zusammen mit der .Xylolschicht entweder vom nichtgeld-sten Aluminiumchlorid ab, oder man filtriert besser im trockenen Stickstoffström durch ein Glasfilter. Die-Xylolschicht schützt das darunter befindliche Reaktionsprodukt gut vor Luftfeuchtigkeit. Dieses zeigt bei der Elektrolyse gute Leitfähigkeit. Die Stromausbeute an der Kathode beträgt über 65 %. Da die Anodenausbeute größer als die Kathodenausbeute ist, so erhält sich das Bad selbst. Bei 15 bis 20° und q. Volt Spannung beträgt die Stromdichte 0,87o Amp./dm2. Auf Kupferblech,- das als Kathöde dient, erfolgt bereits nach i Stunde die Abscheidung von Aluminium in Form eines glänzenden, fest anhaftenden. Überzuges: 2. Zu i oo ecm einer i o %igen Lösung von Aluminiumtriäthylätherat in Benzol gibt man 6o g Aluminiumchlorid in mehreren Portionen. Unter Wärmeentwicklung ;geht der größte Teil in Lösung, wobei sich die anfangs gelbe Flüssigkeit allmählich dunkelbraun färbt. Das Gemisch wird nach mehrstündigem Aufbewahren unter Rückfluß und Ausschluß von Feuchtigkeit zum Sieden erhitzt. Hierbei erfolgt allmählich Schichtentrennung unter Abscheidung eines schweren, dunkelbraunen Öles. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie in Beispiel i beschrieben. Die Badflüssigkeit zeigt gute Leitfähigkeit; die Kathodenausbeute beträgt 65 %, die Anodenausbeute 95 %. Bei q. Volt Spannung beträgt die Stromdichfe o,862 Amp./dm2. Die Aluminiumüberzüge auf Kupferblech haften zwar fest, doch sind sie nicht glänzend, wie bei Verwendung von Xylol als Badflüssigkeit"sonderngrau und matt.
  • 3. Zu i oo ccm einer i o %igen Lösung von Aluminiumtriäthylätherat in Xylol gibt man portionsweise 120g Aluminiumbromid, worauf Schichtentrennung unter Abscheidung eines dunkelrotbraunen Öles erfolgt. Die mit Aluminiumbromid erhaltenen Badflüssigkeiten können also in bedeutend höheren Aluminiumkonzentrationen hergestellt werden als die mit Aluminiumchlorid. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie in Beispiel i beschrieben. Die Badflüssigkeit zeigt gleich gute Leitfähigkeit; die Stromausbeute an der Kathode beträgt über 75%. Die Aluminiumüberzüge auf Kupferblech sind blank und fest anhaftend.
  • q.. Zu ioo ccm einer io%igen Lösung von Aluminiumtriäthylätherat in Xylol gibt man portionsweise 6o g Aluminiumbromid und 40 g Aluminiumchlorid. Die erhaltene Badflüssigkeit verhält sich wie die in den Beispielen -i bis 3 beschriebenen. Die Stromdichte beträgt 0,93o Amp./dm2 bei q.,2 .Volt Spannung. Die Aluminiumüberzüge auf Kupferblech sind blank und fest anhaftend.
  • 5. Die nach Beispiel i bis 4. beschriebenen Badflüssigkeiten können, wenn sie nach längerem Gebrauch keine guten und fest anhaftenden Aluminiumüberzüge mehr liefern, durch Vakuumdestillation regeneriert werden. So liefert die in Beispiel i beschriebene Badflüssigkeit bei der Destillation unter i 8 mnm zunächst ein bei 5o bis 6o° übergehendes, farbloses Destillat (Xylol), dann bei 9o bis ioo° ein hellgelbes Öl und bei 149 bis i50° ein dunkelbraunes Öl, während die Verunreinigungen im Rückstand bleiben. Die vereinigten Destillate trennen sich wieder in zwei Schichten. Die destillierte Badflüssigkeit, deren Aluminiumgehalt durch Zusatz von frischem Aluminiumchlorid erhöht werden kann, liefert bei der Elektrolyse ebenso glänzende und fest anhaftende Überzüge wie ein frisch hergestelltes Bad. Auch die Stromdichte und die Stromausbeute sind die gleichen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung nichtwäßriger Badflüssigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium in Form fest anhaftender Überzüge auf Gegenständen aus Edelmetallen, Kupfer, Zink, Blei, Zinn, Wismut, Antimon, Chrom, Mangan, Gußeisen, Stahl, Nickel, Kobalt oder deren Legierungen, die als Kathode dienen, während die Anode ;aus Aluminium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen von Aluminiumalkylen .oder von mehreren Aluminiumalkylen in Lösungsmitteln, die indifferent gegenüber Aluminiumalkylen sind, mit Aluminiumhalogeniden oder mit mehreren Aluminiumhalogeniden in Reaktion gebracht und vermischt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätherate der Alu: miniumalkyle verwandt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Lö,-sungumittel für die Aluminiumalkyle verwandt werden, die sich nach eingetretener Reaktion der Aluininiumalkyle mit den Aluminiumhalogeniden als Schutzschicht über dem als Elektrolysierhad dienenden Reaktionsprodukt abscheiden. q..
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Badflüssigkeiten mit hohem Aluminiumgehalt größere Mengen von Aluminiumhalogeniden, als zur Bildung der Verbindungen AIR2X und AIRX2 (R = Älkyl, X = Halogen) erforderlich, verwandt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, .d@aß Aluminiumchlorid ohne Zusatz anderer Aluminiumhalogende verwandt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Einwirkung von feuchter Luft unwirksam gewordenen Badflüssigkeiten durch Destillation wieder benutzbar gemacht werden.
DE1939SC118303 1939-05-03 1939-05-03 Verfahren zur Herstellung nichtwaessriger Badfluessigkeiten zur elektrolytischen Abscheidung von Aluminium Expired DE694738C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE882167C (de) * 1942-02-26 1953-07-06 Stahl Und Walzwerke Rasselstei Verfahren zur Herstellung von galvanischen Aluminiumueberzuegen auf Metallen, insbesondere Eisenblechen und -baendern
US2651608A (en) * 1952-01-25 1953-09-08 Brenner Abner Electrodeposition of aluminum from nonaqueous solutions
DE1771116B1 (de) * 1967-04-07 1970-11-26 Nisshin Steel Co Ltd Galvanisches Bad zur Abscheidung von Aluminium
US4721656A (en) * 1984-09-17 1988-01-26 Eltech Systems Corporation Electroplating aluminum alloys from organic solvent baths and articles coated therewith

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