钝态金属活化方法和其用途与流程

技术特征：

1.活化金属或金属合金的表面的方法，所述方法包括使所述表面与含氟阴离子的组合物接触，以从而获得活化的金属表面。

2.权利要求1所述的方法，其中所述接触进行至少10秒。

3.权利要求1所述的方法，其中活化期是至少1小时。

4.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述活化的金属表面基本没有钝化层。

5.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述活化的金属表面包括氟氢化物-金属种类(HF-种类)。

6.权利要求5所述的方法，其中所述活化的金属表面在衰减全反射红外光谱中展示至少两个峰，其具有选自3150cm^-1至2840cm^-1、1110cm^-1至800cm^-1、2505cm^-1至2200cm^-1、1920cm^-1至1600cm^-1和/或1170cm^-1至870cm^-1的波数范围。

7.权利要求1-6中任一项所述的方法，进行的同时，在50μA/cm²的最大腐蚀电流密度下，在1小时的时期内每1cm²表面积减少小于1·10^-4克的所述金属或所述金属合金。

8.权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述金属选自自钝化金属、过渡金属、贵金属、后过渡金属、基本金属、贱金属、碱土金属、碱金属、镧系、锕系和其合金。

9.权利要求8所述的方法，其中所述金属或金属合金包括自钝化的金属或自钝化的金属合金。

10.权利要求9所述的方法，其中所述自钝化的金属选自铝、铬、钛和钽。

11.权利要求9所述的方法，其中所述自钝化的金属合金是铝。

12.权利要求9所述的方法，其中所述自钝化的金属合金是合金钢。

13.电化学电池装置，其包括阳极、阴极和电解质，其中所述阳极包括铝并且所述电解质是含氟阴离子的组合物。

14.权利要求13所述的装置，其中所述阳极展示在图9的曲线8中呈现的衰减全反射红外光谱的峰中的至少两个。

15.权利要求13所述的装置，其中所述阳极基本没有钝化层。

16.权利要求13所述的装置，其中所述阳极包括氟氢化物-金属种类(HF-种类)。

17.权利要求13所述的装置，其中所述阳极展示衰减全反射红外光谱的至少两个峰，其具有选自3150cm^-1至2840cm^-1、1110cm^-1至800cm^-1、2505cm^-1至2200cm^-1、1920cm^-1至1600cm^-1和/或1170cm^-1至870cm^-1的波数范围。

18.权利要求13-17中任一项所述的装置，其中所述阳极包括至少99％的铝。

19.权利要求13-18中任一项所述的装置，其中所述阴极通过电连接与所述阳极可操作地关联。

20.权利要求13-19中任一项所述的装置，其中所述阴极是空气阴极。

21.权利要求13-20中任一项所述的装置，其中所述阴极是含金属氧化物的阴极。

22.权利要求21所述的装置，其中所述金属氧化物选自MnO₂和V₂O₅。

23.权利要求13-22中任一项所述的装置，其是具有初始容量C₀和n次放电/再充电循环后的总容量∑C_n的可充电电化学电池。

24.权利要求23所述的装置，其中∑C_n大于C₀。

25.用于将第一金属或第一金属合金融合至第二金属或第二金属合金的工艺方法，其中所述第一金属或所述第二金属中的至少一种是自钝化的金属，所述工艺方法包括使为所述自钝化金属的所述第一金属和/或所述第二金属的表面与含氟阴离子的组合物接触，以从而获得活化的金属表面，熔化所述第一金属和所述第二金属中的至少一种，和/或任选地熔化填料金属以便于填充所述第一金属和所述第二金属之间的界面，并且冷却所述第一金属和所述第二金属或冷却所述填料，以从而将所述第一金属融合至所述第二金属。

26.权利要求25所述的工艺方法，进一步包括使不为所述自钝化的金属的所述第一金属或所述第二金属的表面与含氟阴离子的组合物接触，以从而获得活化的金属表面。

27.权利要求25所述的工艺方法，包括熔化所述填料金属，所述工艺方法进一步包括使所述填料金属的表面与含氟阴离子的组合物，以从而获得活化的金属表面。

28.权利要求25所述的工艺方法，其中所述填料金属是自钝化的金属。

29.权利要求25-28中任一项所述的工艺方法，其中所述活化的金属表面基本没有钝化层。

30.权利要求29所述的工艺方法，在低于所述钝化层的熔化温度的温度下进行。

31.权利要求25-30中任一项所述的工艺方法，在环境大气下进行。

32.权利要求25-31中任一项所述的工艺方法，其中所述活化的金属表面包括氟氢化物-金属种类(HF-种类)。

33.权利要求25-32中任一项所述的工艺方法，其中所述活化的金属表面在衰减全反射红外光谱中展示至少两个峰，其具有选自3150cm^-1至2840cm^-1、1110cm^-1至800cm^-1、2505cm^-1至2200cm^-1、1920cm^-1至1600cm^-1和/或1170cm^-1至870cm^-1的波数范围。

34.权利要求25-33中任一项所述的工艺方法，其中所述第一金属或所述第二金属中的一种选自自钝化的金属、过渡金属、贵金属、后过渡金属、基本金属、贱金属、碱土金属、碱金属、镧系、锕系和其合金。

35.权利要求25-34中任一项所述的工艺方法，其中所述自钝化的金属选自铝、铬、钛和钽。

36.权利要求25-34中任一项所述的工艺方法，其中所述自钝化的金属是铝。

37.权利要求25-34中任一项所述的工艺方法，其中所述第一金属合金或所述第二金属合金是合金钢。

38.权利要求25-37中任一项所述的工艺方法，其是焊接、硬钎焊或软钎焊方法。

39.用于在第二金属的表面上电沉积第一金属的方法，所述方法包括使所述第二金属与含氟阴离子的组合物接触以从而得到活化的金属表面，并且在所述活化的表面上沉积所述第一金属。

40.权利要求39所述的方法，进一步包括：

使所述第二金属与所述含氟阴离子的组合物分离，

将所述第二金属放置在包括所述第一金属的来源的电解质中，

在所述电解质中时的所述第二金属和与所述电解质电连通的电极之间施加阴极电势或阴极电流，

以从而进行电沉积。

41.权利要求39所述的方法，进一步包括将所述第一金属的来源添加入所述含氟阴离子的组合物。

42.权利要求41所述的方法，其中所述来源选自所述第一金属的盐、所述第一金属的氧化物、所述第一金属的硫化物、所述第一金属的氮化物、所述第一金属的氧化形式和其任何组合。

43.权利要求41-42中任一项所述的方法，进一步包括在与所述含氟阴离子的组合物接触时的所述第二金属和与所述含氟阴离子的组合物电连通的电极之间施加阴极电势或阴极电流以从而进行电沉积。

44.权利要求39-43中任一项所述的方法，所述第二金属是自钝化的金属。

45.权利要求39-44中任一项所述的方法，所述第一金属是铜并且所述第二金属包括钽。

46.权利要求39-45中任一项所述的方法，其进行而不需要用所述第一金属对所述第二金属进行加晶种。

47.权利要求1-46中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括至少一种[(HF)_nF]^-种类。

48.权利要求47所述的方法、装置或工艺方法，其中所述[(HF)_nF]^-种类的摩尔浓度是0.01百分比至50百分比的范围内的所述含氟阴离子的组合物。

49.权利要求47所述的方法、装置或工艺方法，其中所述[(HF)_nF]^-种类选自HF₂^-、H₂F₃^-、H₃F₄^-、H₄F₅^-、H₅F₆^-、H₆F₇^-、H₇F₈^-和其任何组合。

50.权利要求49所述的方法、装置或工艺方法，其中所述[(HF)_nF]^-种类是由式[(HF)_2.3F]^-表示的低聚氟氢化物阴离子群体。

51.权利要求1-50中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括选自金属阳离子、无机阳离子、有机阳离子、多原子阳离子、有机金属阳离子、和其任何组合的阳离子。

52.权利要求51所述的方法、装置或工艺方法，其中所述金属阳离子选自K⁺、Na⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、La⁺³、Al³⁺和其任何组合。

53.权利要求51所述的方法、装置或工艺方法，其中所述有机金属阳离子选自二茂铁鎓、烷基八甲基二茂铁鎓和烷基二茂钴鎓。

54.权利要求51所述的方法、装置或工艺方法，其中所述无机阳离子选自水合氢离子、铵、磷鎓、含氧阳离子、N-氧铵和其任何组合。

55.权利要求51所述的方法、装置或工艺方法，其中所述有机阳离子选自烷基铵、胍鎓、叔丁基阳离子、胆碱、鎓、烷基磷鎓、烷基化含氧阳离子、烷基化N-氧铵、N，N-二烷基化咪唑鎓阳离子、N，N-二烷基化吡咯烷鎓阳离子、N，N-二烷基化哌啶阳离子、N-烷基-吡啶阳离子、1-烷基-3-甲基咪唑鎓、1-甲基-1-烷基-吡咯烷鎓、1-甲基-1-烷基-哌啶、和其任何组合。

56.权利要求55所述的方法、装置或工艺方法，其中所述N，N-二烷基化咪唑鎓阳离子选自二甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓、1-丙基-3-甲基-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓、1-戊基-3-甲基-咪唑鎓、1-己基-3-甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-丙基-咪唑鎓、1-乙基-3-丁基-咪唑鎓和二乙基-咪唑鎓。

57.权利要求55所述的方法、装置或工艺方法，其中所述N，N-二烷基化吡咯烷鎓阳离子选自二甲基-吡咯烷鎓、1-乙基-1-甲基-吡咯烷鎓、1-丙基-1-甲基-吡咯烷鎓、1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓、1，1-二乙基-吡咯烷鎓和1-乙基-1-丙基-吡咯烷鎓。

58.权利要求55所述的方法、装置或工艺方法，其中所述N，N-二烷基化哌啶阳离子选自二甲基-哌啶鎓、1-乙基-1-甲基-哌啶鎓、1-丙基-1-甲基-哌啶鎓、1-丁基-1-甲基-哌啶鎓、1，1-二乙基-哌啶鎓和1-乙基-1-丙基-哌啶鎓。

59.权利要求55所述的方法、装置或工艺方法，其中所述N-烷基-吡啶阳离子选自1-甲基-吡啶鎓、1-乙基-吡啶鎓、1-丙基-吡啶鎓、1-丁基-吡啶鎓和1-戊基-吡啶鎓。

60.权利要求1-59中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括室温离子液体(氟阴离子-RTIL)。

61.权利要求60所述的方法、装置或工艺方法，其中所述RTIL包括选自1-乙基-3-甲基-咪唑鎓氟阴离子或1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓氟阴离子的有机阳离子。

62.权利要求61所述的方法、装置或工艺方法，其中所述RTIL是EMIm(HF)_2.3F和/或Pyr₁₄(HF)_2.3F。

63.权利要求1-59中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括选自有机溶剂、无机溶剂、极性溶剂、非极性溶剂、质子溶剂、非质子溶剂、离子溶剂、离子液体、熔盐、非离子溶剂和其任何可混溶和/或不可混溶的组合的溶剂。

64.权利要求1-59中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括选自碳酸烷基酯、酯、内酯、醚、腈、酰胺、亚砜、砜、醇、烃、芳香族烃、固态溶剂、和其任何可混溶和/或不可混溶的组合的溶剂。

65.权利要求1-59中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括选自碳酸丙烯酯(PC)、四甘醇二甲醚(TEGDME)和二甲基硫醚(DMS)的溶剂。

66.权利要求1-59中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物包括选自[EMIm][TFSI]、EMIm][Solfanate]和[EMIm][三氟酰亚胺]的离子液体。

67.权利要求63-65中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物进一步包括氟阴离子盐。

68.权利要求67所述的方法、装置或工艺方法，其中所述氟阴离子盐是三氟二氢钾和/或二氟氢钾。

69.权利要求63-65中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物进一步包括氟阴离子-RTIL。

70.权利要求67所述的方法、装置或工艺方法，其中所述氟阴离子-RTIL是EMIm(HF)_2.3F和/或Pyr₁₄(HF)_2.3F。

71.权利要求1-70中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物进一步包括选自金属盐、金属氧化物、增稠剂、胶凝剂、聚合物、单体、交联剂、塑化剂、稀释剂、湿润剂、表面活性剂、流变改进剂、催化剂、加速剂、阻抑剂、抑制剂、和其任何组合的添加剂。

72.权利要求1-71中任一项所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物是溶液、液体、凝胶、糊剂、悬浮液、乳剂、胶体、半固体、固体和其任何组合的形式。

73.权利要求72所述的方法、装置或工艺方法，其中所述含氟阴离子的组合物被嵌入物质组合物，所述物质组合物包括液体和/或聚合物和/或生物聚合物和/或膜和/或多孔基质和/或凝胶和/或固体。