[发明专利]导电涂层的涂敷方法

说明书

本发明涉及在一个基底上形成耐腐蚀性的导电涂层的方法。所述的基底可以是一个电极，例如一个电化学电池。

已经知道低氧化钛可用作涂层。同样已知，可以通过火焰喷涂或等离子体喷涂在一个基底上形成上述材料的涂层，例如GB-A-1438462；US-A-5225382；及GB-A-1595061所述。在这些公开文献中，将低氧化钛的前体混合物在所选定的形成低氧化物的条件下等离子体喷涂到一个基底上。典型的低氧化物具有式TiO_x，其中x为1.95-1.99，如GB-A-1438462和US-A-5225382中所述。然而当这些低氧化物具有耐腐蚀性时，它们的导电性不好。

US-A-4252629公开了一种由烧结的TiO_x组成，其中x为0.25-1.5，并带有一个二氧化锰涂层的耐腐蚀性载体。该载体可以通过在氩气下等离子体喷涂氧化钛而制备。

EP-A-0047595公开了具有耐腐蚀性和导电性的本体低氧化钛TiO_x，其中x为1.55-1.95。该公开文献指出，这种材料可以通过加压或挤压成型。

现在发现，如果将一个已知化学计量的材料涂敷到一个基底上，可以获得具有预定组成的涂层，该涂层具有特别增强的耐腐蚀性和导电性。

根据本发明的一个方面，提供了一种在基底上形成耐腐蚀性导电涂层的方法，包括形成一种式TiO_x的预定的低氧化钛，其中x为1.55-1.95，然后将该材料涂敷到一个基底上以便在该基底上形成真有基本上相同化学计量的该材料的涂层。

可以采用任何适当的涂敷技术涂敷所述的材料，只要不影响该材料的化学计量。这样的技术包括等离子体喷涂和激光涂敷。也可以考虑爆炸枪涂敷，即，将材料熔融然后通过爆炸喷涂的方法，以及其它热涂敷技术。

由于原料是已知化学计量的，具有所需的性能，因此可以得到具有所需化学计量的涂层，从而获得所需的综合性能，例如导电性、耐腐蚀性等。可以涂敷低氧化物的混合物或只涂敷一种低氧化物。最优选的是，对确定的低氧化钛的等离子体喷涂是在不影响其化学计量的条件下进行的。为此，例如可以在真空或在一种适当的惰性气体，例如氩气的保护下进行涂敷。

优选对基底的表面进行预处理，以增强涂敷上的涂层的粘附力。所述的预处理可以是机械的、化学的或电化学的，例如砂/粗砂喷砂、沉积、激光烧蚀、蚀刻、烘涂等。

本发明的方法可以包括向所涂敷的材料中加入少量的掺杂剂。掺杂剂的例子包括电催化剂和其它稳定剂，例如Pt,Ir,Ta,Nb,Ru,V等；氧化物，例如氧化锡，以及它们的混合物。这些掺杂剂可以影响导电性、粘附力、耐腐蚀性。通常，本发明的组合物应该有特定的形式，例如粉末状。加入掺杂剂可以作为一种后处理，例如，可以通过电镀、热烘涂或类似方法进一步涂敷一个电催化剂的涂层，以影响最终产品的电化学性能。

涂敷设备，例如等离子枪，可以是已知的形式，并配有适当的附加设备以保证一个惰性气体保护层，例如GB-A-2281488所述。

将使用激光使正被施加往基底的粉末熔融，在更彻底的真空或更纯的惰性气体气氛中进行会特别有效。此外，可以通过激光表面烧蚀技术清洁欲被涂敷的基底的表面，其中在熔融的粉末到达基底之前的瞬间，第二激光处理过程可以提供一个高能脉冲(一般为每20纳秒35MW)扫除基底上的表面氧化物和其它污染物。

被涂敷的物体可以直接用于低电流密度下的电极(既可以是阳极也可以是阴极)，或如上所述，在涂敷了适当的电催化剂后用于高电流密度的场合。其表面还可以被电镀，例如电镀以金属铅或锌以提高与电池中的活性材料的电接触或粘附力。所述的电极可以用于电化学电池、金属的电解冶金、氯电池、水处理等应用中。

本发明的方法可以使被涂敷的涂层的厚度远超过耐腐蚀性所需的厚度，同时保持好的导电性。涂层的厚度范围可以为(50-1000)×10^-3mm。对于很高的耐腐蚀性，通常的涂层或者为厚度级别为(200-500)×10^-3mm的涂层，其中化学计量中的x约为1.75-1.8，或者为较薄的涂层，厚度约为(100-200)×10^-3mm，其中化学计量中的x约为1.85-1.9。对于不很艰巨的使用环境，优选厚度约为(100-200)×10^-3mm，化学计量中的x为1.75-1.8的高导电性涂层。本发明的涂层具有10一100S/cm的导电性。即使是在不很艰巨的腐蚀环境中，也可以加入掺杂剂以进一步提高导电性。