[发明专利]一种具有高电解耐久性的涂层钛阳极的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高电解耐久性的涂层钛阳极的制备方法，S1：钛基体表面预处理；S2：在S1处理后的钛基体上表面和/或下表面通过激光增材制备技术依次制备第一中间层M1和第二中间层M2；S3：在S2处理后的钛基体表面涂覆烧结制备第一催化层C1；S4：在S3处理后的C1表面涂覆烧结制备第二催化层C2；S5：重复交替S3和S4，直至C1和C2交替涂覆的催化涂层的总厚度为2～10um。本发明通过激光增材制造方法，在基材和催化层之间形成了连续均匀致密的中间层，大幅提高了阳极的使用寿命；采取铱钽涂层和钌铱钛涂层交替涂覆的方式，用钌代替部分铱，降低了涂层的综合成本；保持了IrO₂的耐腐蚀性、RuO₂的高活性低电压的优点，显著的提高了涂层钛阳极的综合性能。

技术领域

本发明涉及电极技术领域，具体而言涉及一种具有高电解耐久性的涂层钛阳极的制备方法。

背景技术

钛阳极又称尺寸稳定性电极(DSA),是由金属钛基体和具有电催化活性的金属氧化物涂层组成。氧化物涂层一般由起催化作用活性组元和起稳定涂层结构的惰性组元组成，主要是氧化铱和氧化钽的混合物。由于涂层钛阳极在铜箔电解行业使用时电流密度大(7000A/m²以上)，工艺条件苛刻。在阳极累计使用2000h以上时，表面催化层未完全失效，阳极板局部区域催化层和基材之间就形成了一层连续的TiO₂绝缘层，阻碍了电子的传导，引起析氧电位增加，最终导致生箔局部不镀，克重偏差大，能耗升高，阳极被判定为失效，严重影响了阳极的使用寿命。通过在基材和催化层之间引入中间层可有效缓解氧渗透引起的基材钝化现象。

现有技术中，中间层制备主要通过热分解法，其制备的中间层因前处理的差异性存在连续性差、致密性差的缺点，并不能完全解决基材局部钝化的现象。此外，随着贵金属铱价格的持续上涨，成本问题成为铱钽阳极在铜箔电解行业使用的障碍。同时，在国家双控政策的指导下，开发高活性低电压阳极、降低阳极使用能耗也是迫在眉睫的事情。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高电解耐久性的涂层钛阳极的制备方法，以克服现有技术中阳极中间层致密性、阳极成本与使用电压方面存在的缺陷。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种具有高电解耐久性的涂层钛阳极的制备方法，所述涂层钛阳极包括钛基体T、第一中间层M1、第二中间层M2、第一催化层C1和第二催化层C2；所述制备方法包括以下步骤：

S1：对钛基体进行表面预处理，所述预处理包括喷砂、酸蚀及表面清洗；

S2：在S1处理后的钛基体上表面和/或下表面通过激光增材制备技术依次制备第一中间层M1和第二中间层M2；

S3：通过热分解法在S2处理后的钛基体表面涂覆烧结制备第一催化层C1；

S4：在S3处理后的第一催化层C1表面涂覆烧结制备第二催化层C2；

S5：重复交替步骤S3和S4，直至第一催化层C1和第二催化层C2交替涂覆的催化涂层的总厚度达到2～10um。

进一步地，所述步骤S1中，钛基体预处理后表面要求粗糙度Ra介于7～10μm。

进一步地，所述步骤S2中，通过激光增材技术制备的第一中间层M1为钛合金沉积层，所述第一中间层M1的厚度为0.5～2.5um，形成所述第一中间层M1的Ti粉末采用氩气雾化方式制备，粉末粒度为50～250目。

更进一步地，所述步骤S2中，通过激光增材技术在第一中间层M1表面制备的第二中间层M2，所述第二中间层M2为钽沉积层，所述第二中间层M2的厚度为0.5～3um，形成所述钽沉积层的Ta粉末采用氩气雾化方式制备，粉末粒度为50～250目，钽原料是99.9％钽粉。