Электролитическое алюминирование

Помимо алюминирования методом погружения в расплавленный металл, делались попытки электролитического выделения алюминия из органических растворителей. Для этой цели металлический алюминий растворяли в бромистом или йодистом этиле. Блестящие алюминиевые осадки получались путем растворения металлического алюминия в смеси бромистого этила и бензола с использованием бромистого алюминия в качестве катализатора.

Все реактивы для электролита должны быть тщательно обезвожены; необходимо предупредить попадание в электролит влаги из воздуха. При попадании, например, в электролит объемом 40 см³ 0,25 см³ влаги на катоде никакого осадка обнаружить не удалось.

Предполагалась возможность получения алюминия электролизом расплавленных солей, например хлористого алюминия, из-за его относительно низкой температуры плавления. Однако этот метод не получил промышленного применения, хотя исследования в этом направлении проводились еще в начале тридцатых годов текущего столетия. Установлено, что исходный хлористый алюминий должен быть высокой чистоты и, в частности, свободен от примесей железа. Правда, металлический алюминий вытесняет железо из расплавленного хлорного железа, но пользоваться этой реакцией (FeCl₃+Al=AlCl₃+Fe) для очистки электролита практически можно лишь при наличии в хлористом алюминии железа в количестве, не превышающем десятых долей процента.

Электролит с молекулярным отношением AlCl₃: : NaCl= 1 : 1 имеет точку плавления около 130° С и отличается незначительной летучестью, но осадки, получающиеся из этого электролита, имеют крупнокристаллическое строение и уже при толщине слоя 0,005 мм начинают превращаться в осыпающуюся губку. К другим недостаткам этого электролита следует отнести необходимость систематически повышать температуру вследствие постепенного улетучивания AlClз и изменения состава электролита. По мере повышения молекулярного отношения AlCl₃: NaCl до 3:2 или 2 : 1 качество осадков улучшается, но и летучесть электролита при этом сильно возрастает, что затрудняет регулирование процесса и получение воспроизводимых результатов.

Плотность тока не должна превышать 0,5 А/дм², в противном случае осадок становится крупнокристаллическим, а на краях и углах растет осыпающаяся губка.

Полезный выход по току (если учитывать только плотный, хорошо держащийся на катоде осадок) при плотности тока 0,2—0,5 А/дм² и продолжительности электролиза 1 ч равен 70—80%. По мере повышения плотности тока и увеличения продолжительности электролиза выход по току падает до 5% и ниже.

Температура электролиза определяется в соответствии с составом электролита и на 30—40 град превышает температуру его плавления. Чем больше молекулярное отношение AlCl₃: NaCl, тем ниже температура плавления электролита и больше его летучесть. Трудно установить какую-либо связь между температурой электролиза и структурой осадка. Благоприятное влияние на структуру осадка оказывает прибавка в электролит хлористого свинца. Так, введение 0,2% PbCl₂ по отношению к AlC₃ позволило получить более толстые осадки (толщиной до 0,05 мм) при полезном выходе по току 80—85%. Однако благоприятное действие PbCl₂ сказывается недолго: его необходимо вводить через день—два работы ванны. По мере улетучивания AlCl₃ благоприятная роль повторной добавки PbCl₂ исчезает.

Самым главным недостатком разбираемого метода с гальваностегической точки зрения, помимо неустойчивости электролита, является неудовлетворительная структура получающихся осадков. Причина, по-видимому, лежит здесь в ничтожной катодной поляризации, сопровождающей процесс разряда ионов алюминия в расплавленных солях его хлоридов (в присутствии NaCl). На это указывает то, что структура осадка становится тем крупнее, чем больше плотность тока и продолжительнее электролиз.

На гладких, хорошо отполированных катодах удается получать в тонких слоях плотные, мелкокристаллические осадки. Но поскольку на катодной поверхности имеются неровности, при отсутствии заметной катодной поляризации ток сосредоточивается преимущественно на выступах, не говоря уже о краях и углах.

Здесь уместно указать, что по прогнозу немецких ученых с восьмидесятых годов горячий метод алюминирования (погружение в расплавленный металл) начнет вытеснять горячее цинкование. Но если алюминий сумеет вытеснить цинк для защиты от коррозии, то тем больше шансов на замену олова алюминием в производстве белой жести.