Wpływ parametrów osadzania elektrolitycznych powłok aluminiowych na stali w cieczy jonowej AlCl3/[EMIm]Cl na ich właściwości

• Autorzy: Kwiatkowski, L. , Kolada, B. , Domańska-Żelazna, U. , Królikowski, M. , Zawadzki, M. , Bałkowiec, A.

Warianty tytułu

EN

The effect of process parameters on the properties of electrolytic aluminium coatings electroplated on steel in AlCl3/[EMIm]Cl ionic liquid

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca obejmuje weryfikację i zastosowanie dotychczasowej wiedzy do otrzymania powłok aluminiowych na stali niskowęglowej, niskostopowej w procesie elektrolitycznym, w cieczy jonowej chlorku 1-etylo-3-metyloimidazolu, zawierającej chlorek glinu, AlCl3/[EMIm]Cl. Na podstawie pomiarów woltamperometrycznych przeprowadzonych z użyciem mikroelektrody z żelaza wyznaczono zakres potencjałów elektroredukcji anionu Al2Cl7–, który zweryfikowano w procesie elektroosadzania powłoki. Określono wpływ potencjału i gęstości prądu osadzania, temperatury i czasu na właściwości otrzymywanych powłok. Mierzalny efekt zmiany parametrów technologicznych na właściwości powłok występuje w temperaturze, w której zmiana lepkości cieczy jonowej ułatwia i przyspiesza proces elektroredukcji. W przypadku badanym jest to 50oC. Otrzymane powłoki charakteryzowały się strukturą mikrokrystaliczną i porównywalną odpornością korozyjną w porównaniu z właściwościami próbki aluminium technicznego.

EN

A verification of existing knowledge on an electrodeposition of the aluminium coating on low carbon steel carried out in ionic liquid is presented. An electroplating bath consists of ethyl-3-methylimidazolium chloride and aluminium chloride, AlCl3/[EMIm]Cl. The results of voltammetric (CV) measurements for iron microelectrode are used to determine the range of potentials of Al2Cl7– electroreduction. The values of potential range selected in CV measurements are verified in an electrodeposition process of a coating. The impact of potential and current density, temperature and time on the properties of the coatings is evaluated. Detectable effect of changes of processing current densities is observed at the temperature of significant decrease of a ionic liquid viscosity. In this study it is 50oC. The coatings obtained exhibit a microcrystalline structure and similar corrosion resistance in comparison with solid Al of technical quality.

Słowa kluczowe

PL

powłoka aluminiowa; elektroosadzanie; ciecz jonowa; AlCl3/[EMIm]Cl; podłoże; stal; właściwości ochronne

EN

aluminium coating; electrodeposition; ionic liquid; AlCl3/[EMIm]Cl; substrate; steel; protective properties

• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4
• Strony: 30--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kwiatkowski, L.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Kolada, B.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Domańska-Żelazna, U.

• Politechnika Warszawska Wydział Chemiczny

autor

Królikowski, M.

• Politechnika Warszawska Wydział Chemiczny

autor

Zawadzki, M.

• Politechnika Warszawska Wydział Chemiczny

autor

Bałkowiec, A.

• Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, 1995.
• 2. Gao L.X., Wang L.N., Qi T., Li J.P., Chu J.L., Qu J.K.: Electrodeposition of Aluminum from AlCl3/Et3NHCl Ionic Liquids. „Acta Physico-Chimica Sinica” 2008, 24(6), p. 939−944.
• 3. Simka W., Puszczyk D., Nawrat G.: Electrodepo-sition of metals from non-aqueous solutions. “Electrochimica Acta” 2009, vol. 54, issue 23, p. 5307–5319.
• 4. Jafarian M., Mahjani M.G., Gobal F., Danaee I.: Electrodeposition of aluminum from molten AlCl3–NaCl–KCl mixture. „Journal of Applied Electrochemistry” 2006, vol. 36, issue 10, p. 1169–1173.
• 5. Hurley F.H., Wier T.P.: The electrodeposition of aluminum from non-aqueous solutions at room temperature. “Journal of Electrochemical Society” 1951, 98, p. 207–2012.
• 6. Endres F., MacFarlane D., Abbott A.: Electro-deposition from Ionic Liquids. Wiley-VCH, 2008.
• 7. Zhang G.K., Chen C.A., Luo D.L., Wang X.L.: An advance process of aluminum rich coating as tritium permeation barrier on 321 steel workpiece. „Fusion Engineering and Design” 2012, vol. 87, issues 7–8, p. 1370–1375.
• 8. Pradhan D., Reddy R.G.: Dendrite-Free Aluminum Electrodeposition from AlCl3-1-Ethyl-3-Methyl-Imidazolium Chloride Ionic Liquid Electrolytes. „Metallurgical and Materials Transactions B” 2012, vol. 43, issue 3, p. 519–532.
• 9. Ruan S., Schuh C.A.: Electrodeposited Al–Mn alloys with microcrystalline, nanocrystalline, amorphous and nano-quasicrystalline structures. „Acta Materialia” 2009, vol. 57, issue 13, p. 3810–3822.
• 10. Caporali S., Fossati A., Bardi U.: Oxidative post-treatments for enhanced corrosion resistance of aluminium electrodeposited from ionic liquids. „Corrosion Science” 2010, vol. 52, issue 1, p. 235–241.
• 11. Zheng Y., Zhang S., LÜ X., Wang Q., Zuo Y., Liu L.: Low-temperature Electrodeposition of Aluminium from Lewis Acidic 1-Allyl-3-methylimidazolium Chloroaluminate Ionic Liquids. „Chinese Journal of Chemical Engineering” 2012, vol. 20, issue 1, p. 130–139.
• 12. Yue G., Zhang S., Zhu Y., Lu X., Li S., Li Z.:A Promising Method for Electrodeposition of Aluminium on Stainless Steel in Ionic Liquid. „AIChE Journal” 2009, vol. 55, No. 3, p. 783–796.
• 13. Zein El Abedin S., Giridhar P., Schwab P., Endres F.: Electrodeposition of nanocrystalline aluminium from a chloroaluminate ionic liquid. „Electrochemistry Communications” 2010, vol. 12, issue 8, p. 1084–1086.
• 14. Barchi L., Bardi U., Caporali S., Fantini M, Scrivani A., Scrivani A.: Electroplated bright aluminium coatings for anticorrosion and decorative purposes. „Progress in Organic Coatings” 2010, vol. 68, issues 1–2, p. 120–125.
• 15. Zein El Abedin S., Moustafa E.M., Hempelmann R., Natter H., Endres F.: Additive free electrodeposition of nanocrystalline aluminium in a water and air stable ionic liquid. „Electrochemistry Communications” 2005, vol. 7, issue 11, p. 1111–1116.
• 16. Liu Q.X., Zein El Abedin S., Endres F.: Electroplating of mild steel by aluminium in a first generation ionic liquid: A green alternative to commercial Al-plating in organic solvents. „Surface & Coatings Technology” 2006, vol. 201, issues 3–4, p. 1352–1356.
• 17. Giridhar P., Zein El Abedin S., Endres F.: Electrodeposition of aluminium from 1-butyl-1-methylpyrrolidinium chloride/AlCl3 and mixtures with 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride/AlCl3. „Electrochimica Acta” 2012, vol. 70, p. 210–214.
• 18. Moustafa E.M., Zein El Abedin S., Shkurankov A., Zschippang E., Saad A.Y., Bund A., Endres F., Electrodeposition of Al in 1-Butyl-1-methylpy-rroli-dinium Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide and 1-Ethyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethylsulfo-nyl) amide Ionic Liquids: In Situ STM and EQCM Studies. „The Journal of Physical Chemistry B” 2007, 111 (18), p. 4693–4704.
• 19. Tang J., Azumi K.: Optimization of pulsed electrodeposition of aluminum from AlCl3-1-ethyl-3 methyli-midazolium chloride ionic liquid. „Electrochimica Acta” 2011, vol. 56, issue 3, p. 1130–1137.
• 20. Abbott A.P., Qiu F., Abood H.M.A., Ali M., Ryder K.S.: Double layer, diluent and anode effects upon the electrodeposition of aluminium from chloroaluminate based ionic liquids. „Physical Chemistry Chemical Physical” 2010, vol.12, issue 8, p.1862–1872.
• 21. Li B., Fan Ch., Chen Y., Lou J., Yan L.: Pulse current electrodeposition of Al from an AlCl3-EMIC ionic liquid. „Electrochimica Acta” 2011, vol. 56, p. 5478– 5482.
• 22. Yue G., Lu X., Zhu Y., Zhang X., Zhang S.: Surface morphology, crystal structure and orientation of aluminium coatings electrodeposited on mild steel in ionic liquid. „Chemical Engineering Journal” 2009, vol. 147, issue 1, p. 79–86.
• 23. Pan S.J., Tsai W.T., Chang J.K., Sun I.W.: Co-deposition of Al–Zn on AZ91D magnesium alloy in AlCl3–1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid. „Electrochimica Acta” 2010, vol. 55, issue 6, p. 2158–2162.
• 24. Jiang T., Chollier Brym M.J., Dubé G., Lasia A., Brisard G.M.: Electrodeposition of aluminium from ionic liquids: Part I – electrodeposition and surface morphology of aluminum from aluminium chloride (AlCl3)–1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([EMIm]Cl) ionic liquids. „Surface & Coatings Technology” 2006, vol. 201, issues 1–2, p. 1–9.
• 25. Jiang T., Chollier Brym M.J., Dubé G., Lasia A., Brisard G.M.: Electrodeposition of aluminium from ionic liquids: Part II – studies on the electrodeposition of aluminum from aluminum chloride (AlCl3) – trimethylphenylammonium chloride (TMPAC) ionic liquids. „Surface & Coatings Technology” 2006, vol. 201, issues 1–2, p.10–18.
• 26. Lee J.J., Bae I.T., Scherson D.A., Miller B., Wheeler K.A.: Underpotential Deposition of Aluminum and Alloy Formation on Polycrystalline Gold Electrodes from AlCl3/ EMIC  Room‐Temperature Molten Salts. „Journal of the Electrochemical Society” 2000, 147(2), p. 562–566.