[发明专利]电解装置中钛基贵金属电极与阴极连接方法及合金材料

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种电解装置中钛基贵金属电极与阴极连接方法，以及用于连接钛基贵金属电极与阴极的合金材料，适用于采用酸性或中性电解液的电解合成体系，尤其适合于工业化规模生产丁二酸的电解装置中的钛铱电极与铅或铅合金电极之间的连接。

(二)背景技术

电解合成是采用直流电解手段在电极表面进行电化学反应而生成新物质的一种合成技术，与传统的化学合成方法相比，电解法合成化学物质，利用电子作为清洁的反应剂，反应控制方便，反应选择性高，反应在常温常压下进行，合成条件温和，无需特殊的加热或加压设备，反应装置通用性好，具有许多常规化学合成方法无法相比的优点。更重要的是，采用电解法合成化学物质，产物分离和精致容易，产物纯度高，对环境的污染大幅度降低，很多体系可实现完全无污染，因此是一种对环境友好的绿色清洁合成技术。虽然电解合成通常需要消耗较多的电能，但从未来长远考虑，电能将成为未来化学加工的主要能源，结合越来越严重的环境问题，电解合成技术无疑是一种高效率的化学合成方法。

近20年来，美国、日本和欧盟各国对电解合成工艺的开发和应用非常活跃，迄今达到工业化生产或中试阶段的电解合成产品已逾百种，其中医药、香料、农药等高附加值的精细化学品的电解合成是主要的开发方向，相关的专利数在近年也大幅度上升。据估计，利用电解合成技术可以制备的有机产品可达八千种以上，表明了电解合成工艺的广阔发展空间。

电解槽是电解合成的关键技术之一，选择和设计结构紧凑、工作可靠、加工容易、成本低廉的电解槽，是电解合成工艺成功的可靠保证。目前已经在工业生产上采用的电解槽已经有很多类型，取得成功的也不在少数。无论哪种类型的电解槽，其中的阳极和阴极之间的连接虽然从表面看是一个并不重要的小问题，但在实际生产中，电极之间的连接却非常重要，可靠的连接不仅能保证电解过程的连续顺利进行，减少设备检修和维护，同时能大幅度降低工业槽电压，减少生产成本。尤其对采用酸性电解质溶液的合成体系，更是如此。

对目前已经实现工业化生产的一些化工产品，如丁二酸，其电解合成采用硫酸水溶液作为电解质溶液，反应温度在50～80℃，这样的合成条件对一般金属材料的腐蚀性很强，因此阳极采用耐腐蚀性高的钛基Ir/Ti涂层电极，而负极采用耐酸腐蚀的铅或铅合金。目前钛电极和铅电极的连接一般采用机械方式连接，即采用螺钉紧固的方法将钛电极和铅电极连接在一起。由于钛电极导电性差，且表面生成一层近乎绝缘的致密氧化物层，因此机械方法连接处电阻很大，实际电解过程中连接处电压降很大，发热严重，不仅增加了电解电耗，而且由于发热经常导致铅电极熔化，电极连接失效，使电解生产过程中断，增加了维修的困难。

针对电解合成生产中实际存在的问题，本发明提出了一种电解装置中贵金属电极与其它电极的连接方法，对不同类型的电解装置均适用。尤其对采用中性或酸性电解质溶液的体系，采用本发明的电极连接方法，具有连接可靠、操作简单、接触电阻小等优点，能可靠的将钛基贵金属电极与一般的阴极材料连接在一起，且电极之间的连接电阻小，能大幅度降低接触电阻，减少电解生产中的能耗，降低成本；而且连接可靠，能减少生产过程中设备维修时间，保证电解生产过程的可靠连续进行。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种电解装置中钛基贵金属电极与阴极连接方法，以大幅度降低接触电阻、降低能耗，并保证电解生产过程的可靠连续进行。

本发明采用的技术方案是：

一种电解装置中钛基贵金属电极与阴极连接方法，所述方法为：以铜棒表面包覆钛层的钛/铜复合棒为极耳，所述钛/铜复合棒端部为裸露的铜棒，对裸露的铜棒表面处理得到洁净的铜表面，干燥后，180～300℃下对铜表面进行浸锡处理，浸锡处理后用铅或铅合金焊料将铜棒与阴极焊接；所述铅或铅合金焊料表达式为Pb-xSb-yAg-zM，其中M为Cu、Sn、Bi中的一种或多种，x、y、z为Sb、Ag、M与Pb的质量之比，x＝0～0.2；y＝0～0.2；z＝0～0.1，所述的阴极为金属或合金制成。

所述的阴极采用的金属材料或合金为常见用于阴极的金属材料或合金材料：铅或铅合金、不锈钢、镍、铁或铜及其它金属材料，对于铅或者铅合金电极，可直接进行焊接处理，采用其他的金属材料作为阴极，则可采用与阳极同样的浸锡处理后，再进行焊接。

所述极耳的结构如附图1所示，可直接向钛合金制造企业定制，也可利用现有钛/铜复合棒，进行机械加工刨去钛/铜复合棒头部的钛层，露出里面的紫铜。