(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水溶媒に溶質としてパーフルオロメチルスルフォニルイミド塩を含み、溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γブチロラクトン、テトラヒドロフランのうち少なくとも１種類を含むことを特徴とするアルミニウムメッキ用電解液。
【請求項２】
溶質濃度が０．３〜３ｍｏｌ／ｌであることを特徴とする請求項１記載のアルミニウムメッキ用電解液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムメッキ用の電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウムメッキは、機械部品、電子部品、金属製日用品等の装飾、耐蝕性の向上に寄与する。しかし、アルミニウムの電気メッキは、アルミニウムの酸素に対する親和力が大きく、電位が水素より卑なので、水溶液系の電解液で行うことは困難である。このため、従来よりアルミニウムの電気メッキは非水溶液系の電解液、特に有機溶媒系の電解液で行うことが検討されている。
【０００３】
この電解液としては、例えば、リチウム電池に用いられているような有機溶媒系の非水電解液や、エーテル系又は高温溶融塩系の非水電解液を使用することが提案されている。また、近年では、アルミニウムハロゲン化物／Ｎ−アルキルピリジニウムハロゲン化物又はアルミニウムハロゲン化物／アルキルイミダゾリウムハロゲン化物からなる常温溶融塩系の非水電解液を使用することも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非水電解液は、一般にアルミニウム塩の溶解度が低く、大電流で短時間のうちにメッキ処理するという効率のよいメッキ作業を行うことができない。また、電解液中に酸素や水分が存在すると、それらと反応して分解し、電流効率が低下したり、メッキの仕上がりが悪くなり、電解液が劣化するという問題があった。このため、従来は、メッキ製品の生産性が悪かった。
【０００５】
これらの問題に加えて、エーテル系の非水電解液の場合には、エーテルを用いているために発火の危険があり取扱い上に問題があり、高温溶融塩系の非水電解液の場合には、作動時に２００℃以上にしなければならず、常温での作動は不可能であるという問題があった。また、常温溶融塩系の非水電解液の場合には、作動可能な範囲が非常に狭く、しかも一度その作動可能温度範囲を逸脱してしまうと電解液が固化したり、電解液中の錯イオンの種類や濃度が変化したりするという安定性上の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、非水溶媒中の溶解度が高く、電気メッキの通電電気量を大きくすることができ、従って短時間で効率良くアルミニウムのメッキを行うことができる電解液を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、電解液に非水溶媒を用い、溶質としてパーフルオロメチルスルフォニルイミド塩を用いることにより、効率的にアルミニウムメッキが可能となることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明のアルミニウムメッキ用電解液は、非水溶媒に溶質としてパーフルオロメチルスルフォニルイミド塩を含み、溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γブチロラクトン、テトラヒドロフランのうち少なくとも１種類を含むことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
溶質として用いるパーフルオロメチルスルフォニルイミドのアルミニウム塩は、非水溶媒中の溶解度が高く、通電電気量を大きくできるので、短時間で効率良くアルミニウムのメッキが可能となる。また、このイミド塩はかなり安定で、１４０℃程度に加熱しても、ほとんど分解しないという利点を有している。また、この溶媒および溶質を用いると、電気メッキの通電電気量、つまり通電電流を大きく取ることができ、短時間で効率良くアルミニウムのメッキができると共に、したがって、電流効率が良く、電解液の劣化によるトラブルも回避され、良好なメッキ状態を得ることがができる。
【００１０】
本発明のアルミニウムメッキ用電解液においては、溶質の濃度が０．３〜３ｍｏｌ／ｌであることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
ここで溶質の濃度を０．３ｍｏｌ／ｌ以上、３ｍｏｌ／ｌ以下の範囲としているのは、溶質の濃度が０．３ｍｏｌ／ｌ未満では溶媒の種類によってメッキ状態が一部剥離しやすくなる場合があること、また溶質濃度と通電電流の間にはある程度の相関があり溶質濃度を高くすると通電電流が増加するのであるが、溶質濃度が３ｍｏｌ／ｌを超えると、それ以上溶質濃度を高くしても通電電流の増加がみられない領域に入っているので、無駄な操作となるためである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を実施例を中心に説明する。
【００１４】
（実施例１〜７）
１）電解液と電解槽
溶媒としてエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを１：１の割合で混合した非水溶媒を用意し、パーフルオロメチルスルフォニルイミドのアルミニウム塩［ＡｌＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ］を、表１に示す種々の塩濃度Ａ（モル／１）の１つとなるように溶解させて、実施例１〜７の電解液を作成した。
【００１５】
得られた電解液４００ｍｌを、図１に示す縦×横×深さが１００ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍのポリプロピレン製の電解槽１に入れた。この電解液を図１中に参照数字２で示す。
【００１６】
２）電極とその接続
次に、アノード電極として縦×横が５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さが５ｍｍの純度９９．９％のアルミニウム板３を、またカソード電極として縦×横が５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さが１ｍｍのきれいに磨いた鉄板４を、互いに２０ｍｍの間隔を置いて電解槽１内に対向させて配置し、電解液２内に浸漬した。そして、この両電極の上部にそれぞれリード線５、６を接続し、このリード線５、６を電解槽の蓋７を気密状態で貫通させ、クーロンメータ８を間に入れて電源１０に接続した。なお、９は電圧計である。
【００１７】
３）以上の作業をアルゴンドライボックス中で行った後、外に取り出した。
【００１８】
４）上記作業を種々の塩濃度Ａの電解液（実施例１〜７）について行い、１２０ｍＡｈの通電後、電流効率、メッキ表面状態の観察を行った。メッキ時の電圧は１Ｖ以下として行った。電流効率は、アルミニウムの析出量を実測して求め、これをクーロンメータ８の電流値を基に予め算出される析出量と比較し、後者の計算上の析出量に対する割合を百分率として求めた。
【００１９】
【表１】
0003978278.tif 000002
【００２０】
表１から分かるように、上記のようにして行った実施例１〜７のものは、非水溶媒に対するパーフルオロメチルスルフォニルイミドのアルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜４．０（モル／１）のもの全てについて、メッキ状態が良好であった。また、電流効率も９７〜９９％と高く、特にアルミニウム塩の塩濃度Ａが０．３〜４．０（モル／１）のものについては、その全てが電流効率９９％という高い値を示した。このとき、通電電流は１００ｍＡから５００ｍＡという大きな値を示した。この通電電流の大きさとアルミニウム塩の塩濃度Ａとの間にある程度の相関があり、アルミニウム塩の塩濃度Ａを０．１（モル／１）から１．０（モル／１）と高くするにつれて、１００ｍＡから５００ｍＡと増加し、それ以後はアルミニウム塩の塩濃度Ａに依存せず、アルミニウム塩の塩濃度Ａを４．０（モル／１）まで増加しても、通電電気量を示す通電電流は５００ｍＡの値のまま変わらなかった。
【００２１】
この結果から明らかなように、実施例１〜７の溶媒および溶質を用いると、電気メッキの通電電流を大きく取ることができ、短時間で効率良くアルミニウムのメッキができると共に、電流効率が良く、電解液の劣化によるトラブルも回避され、良好なメッキ状態を得ることがができる。
【００２２】
（実施例８〜１１）
上記溶媒にプロピレンカーボネートを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜１．０（モル／１）の非水電解液（実施例８〜１１）を調整した。この非水電解液を用いた場合も、その全てについて良好なメッキ状態が得られた。また電流効率も９５〜９９％と高い値を示した。
【００２３】
（実施例１２〜１５）
上記溶媒にγブチロラクトンを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜１．０（モル／１）の非水電解液（実施例１２〜１５）を調整した。この非水電解液を用いた場合も、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．３（モル／１）以上のときは、その全てについて良好なメッキ状態が得られ、また電流効率も９８％と高い値を示した。ただし、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１（モル／１）と小さいとき（実施例１２）は、メッキ状態が剥離しやすいものとなり、また電流効率も９２％にとどまった。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
（実施例１６〜１９）
上記溶媒にテトラヒドロフランを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜１．０（モル／１）の非水電解液（実施例１６〜１９）を調整した。この非水電解液を用いた場合も、その全てについて良好なメッキ状態が得られ、また電流効率も９８〜９９％と高い値を示した。
【００２６】
（比較例１〜３）
上記溶媒にジメトキシエタンを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜０．５（モル／１）の非水電解液（比較例１〜３）を調整した。この非水電解液を用いた場合は、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１（モル／１）であると「ざらつき」のあるメッキ状態（比較例１）となり、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．３（モル／１）となっても剥離しやすいメッキ状態（比較例２）となった。しかし、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．５（モル／１）以上のときは、良好なメッキ状態が得られた（比較例３）。これら比較例１〜３の電流効率は、全て９２〜９６％と低い値を示した。
【００２７】
（比較例４〜６）
上記溶媒にジエチルカーボネートを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜０．５（モル／１）の非水電解液（比較例４〜６）を調整した。この非水電解液を用いた場合は、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．３（モル／１）以下でであると剥離しやすいメッキ状態（比較例１〜２）となり、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．５（モル／１）以上とならなければ良好なメッキ状態は得られなかった（比較例３）。この比較例４〜６の電流効率も、全て９２〜９６％と低い値を示した。
【００２８】
（実施例２０〜２３）
上記溶媒にエチレンカーボネートとジメトキシエタンとを１：１の割合で混合したものを用いたこと以外は実施例１〜７と同様にして、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１〜１．０（モル／１）の非水電解液（実施例２０〜２３）を調整した。この非水電解液を用いた場合も、その全てについて良好なメッキ状態が得られた。ただし、電流効率については９２〜９８％の範囲にとどまった。即ち、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．１（モル／１）と小さいときは電流効率９２％（実施例２０）、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．３（モル／１）のときは電流効率９７％（実施例２１）、アルミニウム塩の塩濃度Ａが０．５（モル／１）以上のときは電流効率９８％（実施例２２〜２３）となった。
【００２９】
上記より、溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γブチロラクトン、テトラヒドロフランのうち少なくとも１種類を含む非水溶媒に、溶質としてパーフルオロメチルスルフォニルイミド塩を含ませ、その溶質濃度を０．３〜３ｍｏｌ／ｌの範囲とすると、特に生産性の良い電解液を得ることができることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００３１】
（１）請求項１記載のアルミニウムメッキ用電解液は、非水溶媒と、溶質としてパーフルオロメチルスルフォニルイミド塩とを含むものである。このパーフルオロメチルスルフォニルイミドのアルミニウム塩は、非水溶媒中の溶解度が高く、通電電気量を大きくとることができるので、短時間で効率良くアルミニウムのメッキを行うことが可能となる。また、上記溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γブチロラクトン、テトラヒドロフランのうち少なくとも１種類を含むものに限定しているので、電気メッキの通電電流を大きく取ることができ、短時間で効率良くアルミニウムのメッキができると共に、電流効率が良く、電解液の劣化によるトラブルも回避され、良好なメッキ状態を得ることがができる。
【００３２】
（２）また請求項２記載のアルミニウムメッキ用電解液は、上記溶質の濃度を０．３〜３ｍｏｌ／ｌの範囲に限定しているので、溶質の濃度が低すぎてメッキ状態が一部剥離しやすくなる事態の発生が回避されると共に、溶質濃度を高くしても通電電流の増加が望めない無駄な溶質濃度の高揚操作をなすことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解液を用いたメッキ装置の概要図である。
【符号の説明】
１  電解槽
２  電解液
３  アルミニウム板
４  鉄板
５、６  リード線
７  電解槽の蓋
８  クーロンメータ
９  電圧計
１０  電源
【図１】
0003978278.tif 000004