Study of New Processes to Obtain Aluminum Coatings by First Generation Ionic Liquids, for the Protection from Corrosion

Barchi, Licia

Ionische Flüssigkeiten sind Stoffe mit einem Schmelzpunkt unter 100 °C. Sie sind ein ideales Medium für die Elektroreduktion von positiv geladenen Metallionen wie zum Beispiel Aluminium. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Verfahren für die Abscheidung von Aluminium. Die Studie wurde in drei verschiedene Forschungsthemen unterteilt: 1. Untersuchung der Bildung von nanokristallinen Aluminiumschichten durch galvanische Abscheidung In den letzten Jahren konzentrierten sich verschiedene Untersuchungen auf die Entwicklung nanokristalliner Materialien. Das Ziel dieses Ansatzes ist es, ausgehend von AlCl3[emim]Cl durch Zugabe von sechs verschiedenen organischen Verbindungen nanokristalline Aluminiumabscheidungen zu erreichen. Interessanterweise können nanokristalline, glänzende Aluminiumschichten aus ionischen Flüssigkeit elektrolytisch abgeschieden. 2. Aluminium-Silizium-Beschichtungen Das Hauptziel dieses Ansatzes zielt auf kostengünstige und umweltfreundliche Technologien um Industriegasturbinen vor Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen zu schützen. Das Ziel des Projektes ist es, Al-Si-Legierungen durch galvanische Abscheidung ausgehend von einer Dispersion aus AlCl3[bmim]Cl und Si-Partikeln zu erhalten. Die Studie zeigte die grundlegende Bedeutung der Suspensionshomogenität wie auch der Einflüsse von Konzentration und Partikelgröße im elektrochemischen Bad. 3. Stromlose Aluminium-Beschichtungen Dieser Ansatz zielt auf die Möglichkeit, Aluminiumbeschichtungen stromlos, also ohne eine Elektrolyse, herzustellen. Das Verfahren basiert auf der Verwendung von LiAlH4 in unterschiedlichen ionischen Flüssigkeiten. Tatsächlich haben mehrere Studien gezeigt, dass die thermische Zersetzung von LiAlH4 zur Bildung von metallischem Aluminium führt. In der Studie wurden die Löslichkeiten von LiAlH4 in sieben verschiedenen ionischen Flüssigkeiten sowie ihre thermische Zersetzung bei unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturen untersucht.

onic liquids (ILs) are ionic substances characterized by peculiar physiochemical properties that make such compounds available for a variety of applications. In particular ILs are ideal media for the electroreduction of highly electropositive metals, which can’t be obtained from aqueous media, as aluminum. Nowadays, aluminum and its alloys are widely studied in the engineering world and this work is dedicated to the development of aluminum deposition processes as protective anti-corrosion layers. The study was organized in three different lines of research: 1. Deposition of nanocrystalline aluminum layers, by electrodeposition; Several studies focused on the development of nanocrystalline materials, because they confer on coating special properties. The aim of this approach is to realize nanocrystalline aluminum deposits by means of the addition of different organic compounds. This line of research showed it’s possible to electrodeposit nanocrystalline, shiny aluminum layers from ionic liquid. 2. Aluminum-silicon coatings; This approach aims to find cost effective and environmentally friend technologies to protect the industrial gas turbines hot parts. The aim of the project is to obtain Al-Si alloys by electrodeposition. The study demonstrated the importance to get an homogeneous suspension, as well the concentration and the grains size of silicon particles in the electrochemical bath. 3. Electroless aluminum plating; This section focuses on the possibility to obtain aluminum coatings using electroless plating. This is a highly innovative process, never attempted before. Several studies have revealed that LiAlH4 thermal decomposition leads to the formation of metal aluminum. The study investigated the solubility of LiAlH4 in 7 different ionic liquids. The results have not yet demonstrated the possibility of depositing adherent Al layers, but show promise and are being further pursued.

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Barchi, Licia: Study of New Processes to Obtain Aluminum Coatings by First Generation Ionic Liquids, for the Protection from Corrosion. 2014.

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