Elektrochemische Untersuchungen an
aluminiumalkylhaltigen Elektrolyten

Von Dr.-Ing. Nureddin Tabataba-Vakili
Jutta Tabataba-Vakili,
Fachreddin und
Farsane gewidmet


Der Abscheidungsmechanismus von aprotischen Elektrolyten zur Abscheidung von Aluminium, die neben einem Alkalifluorid einen Triethylaluminium-Komplex in Toluol gelöst enthalten, wird untersucht. Es werden Stromdichte-Spannung-Kurven aufgenommen und die mit Hilfe einer rotierenden Scheibenelektrode abgeschiedenen Aluminiumüberzüge werden rasterelektonenmikroskopisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass vier unterschiedliche Abscheidungsmechanismen vorliegen, die von der Entfernung der angewandten Stromdichte zur Grenzstromdichte des jeweiligen Elektrolyten abhängig sind. Für Praxis empfiehlt es sich, einen Stromdichtebereich unterhalb der kathodischen Grenzstromdichte zu wählen, da dort alkalimetallfreie Aluminiumschichten abgeschieden werden.


A mechanistic study is reported of the electrodeposition of aluminium from aprotic electrolytes containing, in addition to an alkali metal fluoride, a triethyl-aluminium complex, dissolved in toluene. Current voltage plots were recorded and, using aluminium deposits on a rotating disc electrode; SEM studies were carried out. results show the existence of four discrete deposition mechanisms. The relative importance of these depends on the difference between the current density used and the limiting current density for a given electrolyte system. In practice, results suggest it is best to use cathodic current densities less than the limiting current density value in order to ensure that the electrodeposited aluminium is free from alkali metal inclusions.



Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung und Problemstellung

2. Experimentelles

2.1. Elektrolyte

2.1.1. Elektrolythandhabung

2.1.2. Herstellung der Elektrolyte

2.1.3. Kalorimetrische Bestimmung der 1:1- und 1:2-Komplexe

2.1.4. Regeneration der Elektrolyte

2.1.5. Entsorgung kleiner Elektrolytmengen

2.2. Elektrochemische Messzelle und Elektroden

2.3. Parallel-Zelle

2.4. Vor- und Nachbehandlung der verwendeten Elektroden

2.5. Messeinrichtung

2.6. Elektrochemische Messungen

2.6.1. Bestimmung der kathodischen Grenzstromdichte

2.6.2. Bestimmung des Ohm'schen Spannungsabfalls der Zelle

3. Vorversuche

3.1. Potentiodynamische kathodische Stromdichte- Spannungskurven

3.2. Galvanodynamische kathodische Stromdichte- Spannungskurven

3.3. Galvanodynamische anodische Stromdichte- Spannungskurven

3.4. Potentiodynamische anodische Stromdichte- Spannungskurven

3.5. Qualitativer Nachweis der Alkalimetall- mitabscheidung bei Stromdichten oberhalb der Grenzstromdichte

3.6. Untersuchung der Ursachen der Farbänderung von EL2 und EL3 und der Bildung von Aluminiumpulver in der technischen Anlage

4. Elektrochemische Messungen an verschieden zusammengesetzten Elektrolyten

4.1. Kathodische Grenzstromdichte

4.2. Kathodische Polarisation und Stromlinien- verteilung (Streuung) der Elektrolyte

4.3. Strom-Peak auf der potentiodynamischen anodischen Strom-Spannungskurve

5. Elektrochemische Messungen an einem ausgesuchten Elektrolytsystem

5.1. Einfluss des 1:1-Komplexes auf die Abscheidung von Aluminium

5.2. Einfluss des 1:1-Komplexes auf die anodische Auflösung von Aluminium

5.3. Änderung des Strom-Peaks in Abhängigkeit von der 1:1-Komplexkonzentration

5.4. Lineare Abhängigkeit des Strom-Peaks von der 1:1-Komplexkonzentration

5.5. Rührabhängigkeit des Strom-Peaks

5.6. Kathodische und anodische Stromausbeute

5.7. Ermittlung des Ohm'schen Spannungsabfalls der Zelle und Korrektur der kathodischen Stromdichte-Spannungskurve von Elektrolyt T

5.8. Rührabhängigkeit der stationären kathodischen Stromdichte-Spannungskurve von Elektrolyt T

5.9. Ermittlung der Durchtrittsströme

5.10. Temperaturabhängigkeit der kathodischen Stromdichte-Spannungskurve bzw. Durchtritts- stromdichte-Spannungskurve von Elektrolyt T

5.11. Ermittlung des Durchtrittsfaktors α und der Austauschstromdichte Io an der Kathode

5.12. Ermittlung der Aktivierungsenergie Ea an der Kathode

5.13. Chemismus der Abscheidung und Auflösung von Aluminium in aluminiumalkylhaltigen Elektrolyten

6. Untersuchung der Oberfläche der aus unterschiedlichen Elektrolyten unter variablen Bedingungen abgeschiedenen Aluminiumüberzüge mit Hilfe von REM-Aufnahmen

6.1. Einfluss der Stromdichte auf die Abscheidung aus Elektrolyt T

6.2. Einfluss der Rührung auf die Abscheidung aus Elektrolyt T

6.3. Einfluss von Rührung, AlEt3 und Et2AlOEt auf die Abscheidung aus Elektrolyt T

6.4. Einfluss von Rührung und KF.AlEt3-Konzentration auf die Abscheidung aus Elektrolyt T

6.5. Einfluss von Stromdichte, Rührung und NaF.AlEt3-Konzentration auf die Abscheidung aus Elektrolyt L

7. Diskussion

8. Zusammenfassung

9. Literaturverzeichnis

Anhang





Ein Gedicht



Von Dr.-Ing. Nureddin Tabataba-Vakili © Copyright 2000