超重力环境下AlCl3-Et3NHCl离子液体电解铝的研究

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常规重力下和超重力条件下,在不锈钢电极片上1.75AlCl3/Et3NHCl离子液体中利用恒电流法电沉积制备金属铝。实验测定了不同摩尔比的AlCl3/Et3NHCl的粘度及电导率,研究了温度对粘度和电导率的影响;同时考察了常规重力和超重力条件下恒电流法电沉积实验下各种条件对电沉积的影响,从而获得超重力场对离子液体电沉积铝的影响和作用规律。研究表明,AlCl3/Et3NHCl离子液体的粘度μ随着温度T的升高而减小,随着AlCl3:Et3NHCl的摩尔比的增大而增大,并且1nμ与T-1呈直线关系。AlCl3/Et3NHCl离子液体的电导率随着温度的升高而升高;随着AlCl3: Et3NHCl的摩尔比的增大而减小,且电导率K与温度T的关系符合阿伦尼乌斯方程。超重力场中,同一电流密度下,随着超重力系数的增大,槽电压降低,电流效率和沉积速率增大;相同的超重力系数下,随着电流密度的增大,槽电压和沉积速率增大,电流效率降低;超重力系数与电流效率、沉积速率呈线性关系。与常规重力场相比,超重力场中电流效率、沉积速率明显增大,电流效率可以达到87%-94%,沉积速率可达到0.33~0.53μm·min-1;而常规磁力搅拌下的电流效率最大仅为78%,沉积速率为0.35μm·min-1。同一电流密度下,超重力场的电流效率可以达到常规重力下的1.4-1.7倍。利用扫描电子显微镜、EDS能谱分析仪对铝沉积层进行分析,发现常规重力场磁力搅拌下电沉积产生的铝易产生枝晶,附着性较差;超重力场下所得的铝层避免了枝晶的产生,获得的沉积层表面光洁、晶粒均匀、致密度高、附着性更好;铝的纯度均可以达到97%。
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