专利名称：一种钛基体电镀铂镀层的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钛基体电镀铂镀层工艺，尤其涉及一种工业化电镀铂工艺。
背景技术：
铂作为电极材料，广泛应用于电镀、电解合成、电化学处理废水以及燃料电池等领域，铂电极具有耐腐蚀性强、催化性能高、析氧电位高和析氢电位低等特性，既是性能优良的阳极材料，又是性能优良的阴极材料。除少数混合酸外，铂在盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸和绝大多数电解质溶液中，均表现出卓越的耐腐蚀性能。许多重要电化学工业领域，如过氧化氢、过硫酸铵，电解水等的生产中都可以铂作为阳极材料。但是铂资源稀缺、价格昂贵，尤其是工业上应用的电极材料面积很大，直接用纯铂作电极在生产上是不可行的，制约了铂电极在电化学工业中的推广应用。
为降低电极成本，节约铂资源，需要采用镀铂材料来代替纯铂制品，因此如何在不同基体材料上电镀铂成为人们研究的热点，其中钛基铂电极以其优良的耐腐蚀性，成为镀铂电极中最具应用前景的电极材料。目前钛基体电镀铂工艺主要采用P盐电镀工艺，该工艺主要问题是P盐制备困难、损耗大、成本高，同时钛基体容易生成半导体二氧化钛氧化层，镀层结合力差，使用寿命短，不能满足电化学工业实际应用要求。
发明内容本发明的目的是解决当前钛基体铂镀层结合力差、电镀工艺复杂和成本高等缺点，提供一种钛基体直接电镀铂的工艺，制备的钛基铂电极镀层结合力好、镀层致密光亮、电化学性能好、使用寿命长，可应用于电解水、电解合成以及电化学处理废水等工业。
本发明采用的技术方案如下一种钛基体电镀铂镀层的工艺，包括将钛基体表面进行整平、除油、除氧化层前处理，还包括将经处理的钛基体进行预沉积钯催化层工艺处理，得到表面具有催化活性的钛基体，最后在氯铂酸溶液中直接电镀铂。
所述的钛基体表面前处理工艺为对钛基体表面整平，钛基体表面喷砂，得到表面呈灰白色微观粗糙的钛基体；再在50～80℃下碱性除油、再于室温下置于浸蚀液中浸蚀1～30min，除去表面油污和氧化层，所述浸蚀液组成为0.5～12mol·L-1HCl、饱和草酸和1～10g·L-1HF体积比为1∶1∶1的混合液。
进一步，所述的预沉积钯催化层工艺为采用电化学扫描法、电镀钯法或胶体钯活化法进行预沉积钯催化层。
更进一步，所述的电化学扫描法预沉积钯催化层工艺为以铂为阳极，甘汞电极(SCE)为参比电极，电解液为体积比为1∶1的0.1～6mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的混合液，室温下以扫描速率为1～500mV·s-1、电位为+0.3到-1.5V(vs SCE)进行扫描沉积钯1～30分钟。
所述的电镀钯法预沉积钯催化层工艺为以铂为辅助电极，在体积比1∶1组成的0.1～12mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的电镀液中，10～90℃的电镀液温度下，以10～1000A·m-2的电流密度，于钛基体上阴极沉积钯1～30分钟。
所述的胶体钯活化法预沉积钯催化层工艺为以胶体钯溶液活化钛基体，再经过稀盐酸溶液解胶，在钛基体上获得表面呈棕色的钯催化层。所述的胶体钯溶液可按照下法配制搅拌下20mlHCl中，加入0.7g锡酸钠，搅拌得到白色的乳浊液B液备用。再在另一容器中将0.1g氯化钯加入10mlHCl和20ml去离子水的混合液中，加热溶解后，在30±2℃下加入0.25g氯化亚锡，搅拌12分钟后得A液。然后立即在搅拌下将A液倒入B液中，用去离子水稀释到100ml，得到棕色的胶体钯溶液。
所述的三种预沉积钯催化层工艺中，更有效的是电化学扫描法和电镀钯法。
所述的氯铂酸溶液中直接电镀铂的方法为以铂为阳极，将经过预沉积钯催化层的钛基体，在氯铂酸溶液中85～95℃进行电解，电解密度为100～1000A·m-2，优选100～600A·m-2。进一步，所述的氯铂酸溶液为体积比1∶1的1～12mol·L-1HCl和1～50g·L-1H2PtCl2·6H2O溶液的混合液。
具体的，所述的钛基体电镀铂镀层的工艺为对钛基体表面进行整平、喷砂、除油、浸蚀，然后以铂为辅助阳极，甘汞电极为参比电极，电解液为体积比为1∶1的0.1～6mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的混合液，室温下以扫描速率为1～500mV·s-1、电位为+0.3到-1.5V(vs SCE)进行扫描沉积钯1～30分钟；然后在体积比为1∶1的1～12mol·L-1HCl与1～50g·L-1H2PtCl2·6H2O的混合电镀液中，以100～1000A·m-2的电解密度电解，即得钛基铂电极。
或者对钛基体表面进行整平、喷砂、除油、浸蚀，然后以铂作辅助电极，在体积比1∶1组成的0.1～12mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的电镀液中，10～90℃的电镀液温度下，以10～1000A·m-2的电流密度钛基体阴极沉积1～30分钟。然后在体积比为1∶1的1～12mol·L-1HCl与1～50g·L-1H2PtCl2·6H2O的混合电镀液中，以100～600A·m-2的电解密度电解，即得钛基铂电极。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在本发明采用钯活化钛基体，并在氯铂酸溶液中直接电镀铂，避免了P盐镀铂工艺中制备主盐的复杂工序，节约了贵金属铂，更重要的是解决了钛基体镀铂结合力差的问题，制备的钛基铂电极材料结合力良好、镀层光亮致密，是一种工艺简单、具有竞争力的电镀铂工艺。
具体实施例方式以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此
实施例1将钛基体表面整平，喷石英砂，喷砂后表面呈灰白色，并具有微观粗糙表面；采用添加了市售洗涤剂的一般碱性除油溶液，在60℃下处理0.5小时以除去油污，用流水洗净后，在室温下浸蚀除去表面的氧化物，浸蚀液组成为5mol·L-1HCl、饱和草酸和5g·L-1HF溶液体积比为1∶1∶1的混合物，浸蚀时间20分钟，洗净后立即进行预沉积钯催化层。
采用电化学扫描法预沉积钯催化层，工艺为以铂为辅助阳极，甘汞电极为参比电极，电解液为1mol·L-1H2SO4+0.3g·L-1PdCl2(体积比1∶1)，扫描速率为5 0mY·s-1，扫描电位范围为+0.3到-1.5V(vs SCE)，温度为室温，沉积时间5分钟，得到黑色的钯催化层。
经过电化学扫描预沉积钯催化层的钛基体在氯铂酸溶液中进行电镀铂以铂为阳极，90℃在电镀液组成为3mol·L-1HCl+20g·L-1H2PtCl2·6H2O的体积比1∶1的混合液中，以电流密度为300A·m-2，电镀20分钟，得到结合力良好、镀层光亮致密的钛基铂电极材料。
实施例2钛基体的前处理工艺同实施例1，预沉积钯催化层工艺采用电镀钯工艺，以铂作辅助电极，在组成为1mol·L-1H2SO4+0·2g·L-1PdCl2(体积比为1∶1)的电镀液中，50℃的电镀液温度下，钛基体以500A·m-2的电流密度阴极沉积钯8分钟，得到黑色钯催化薄膜；再按实施例1工艺在氯铂酸溶液中直接电镀铂，得到结合力优良、镀层光亮致密的钛基铂电极材料。
实施例3钛基体的前处理工艺同实施例1，采用胶体钯活化方法进行预沉积钯催化层处理，活化液配制方式是搅拌下20mlHCl中，加入0.7g锡酸钠，搅拌得到白色的乳浊液B液备用。再在另一容器中将0.1g氯化钯加入10mlHCl和20ml去离子水的混合液中，加热溶解后，在30±2℃下加入0.25g氯化亚锡，搅拌12分钟后得A液。然后立即在搅拌下将A液倒入B液中，用去离子水稀释到100ml，得到棕色的胶体钯活化液，再在60±5℃下保温5h。于室温下，将钛基体置于胶体钯活化液中，活化5分钟，再经过稀盐酸溶液解胶，获得具有表面呈棕色钯催化层的钛基体，按实施例1工艺在氯铂酸溶液中直接电镀铂，得到的光亮铂镀层，结合力良好。
实施例4～8按照实施例1工艺对钛基体进行前处理，以电镀钯法预沉积催化层，再在同实施例1所述的氯铂酸溶液中直接电镀铂，变化电镀温度，得到的结果如表1所示；表1不同温度下钛基体在氯铂酸溶液中电镀铂
实施例9～14按照实施例1工艺对钛基体进行前处理，以电镀钯法预沉积催化层，再在同实施例1所述的氯铂酸溶液中直接电镀铂，变化采用的电流密度，得到的结果如表2所示；表2不同电流密度下钛基体氯铂酸电镀铂
权利要求
1.一种钛基体电镀铂镀层的工艺，包括将钛基体表面进行整平、除油、除氧化层前处理，其特征在于所述的工艺还包括将经处理的钛基体进行预沉积钯催化层工艺处理，得到表面具有催化活性的钛基体，最后在氯铂酸溶液中直接电镀铂。
2.如权利要求1所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的预沉积钯催化层工艺为采用电化学扫描法、电镀钯法或胶体钯活化法进行预沉积钯催化层。
3.如权利要求2所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的电化学扫描法预沉积钯催化层工艺为以铂为辅助阳极，甘汞电极(SCE)为参比电极，电解液为体积比为1∶1的0.1～6mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的混合液，室温下以扫描速率为1～500mV·s-1、电位为+0.3到-1.5V(vs SCE)进行扫描沉积钯1～30分钟。
4.如权利要求2所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的电镀钯法预沉积钯催化层工艺为以铂作辅助电极，在体积比1∶1组成的0.1～12mo1·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的电镀液中，10～90℃的电镀液温度下，以10～1000A·m-2的电流密度，于钛基体上阴极沉积钯1～30分钟。
5.如权利要求2所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的胶体钯活化法预沉积钯催化层工艺为以胶体钯溶液活化钛基体，再经过稀盐酸溶液解胶，在钛基体上获得表面呈棕色的钯催化层。
6.如权利要求2所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的氯铂酸溶液中直接电镀铂工艺为以铂为阳极，将经过预沉积钯催化层的钛基体，在氯铂酸溶液中85～95℃进行电解，电解密度为100～1000A·m-2。
7.如权利要求6所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的氯铂酸溶液为体积比1∶1的1～12mol·L-1HCl和1～50g·L-1H2PtCl2·6H2O溶液的混合液。
8.如权利要求1～7之一所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的钛基体表面前处理工艺为对钛基体表面整平、钛基体表面喷砂、在50～80℃下碱性除油、再在室温下置于浸蚀液中浸蚀1～30min，所述浸蚀液组成为0.5～12mol·L-1HCl、饱和草酸和1～10g·L-1HF体积比为1∶1∶1的混合液。
9.如权利要求1所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的工艺为对钛基体表面进行整平、喷砂、除油、浸蚀，然后以铂为辅助阳极，甘汞电极为参比电极，电解液为体积比为1∶1的0.1～6m01·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的混合液，室温下以扫描速率为1～500mV·s-1、电位为+0.3到-1.5V(vs SCE)进行扫描沉积钯1～30分钟；然后在体积比为1∶1的1～12mol·L-1HCl与1～50g·L-1H2PtCl2·6H2O的混合电镀液中，以100～1000A·m-2的电解密度电解，即得钛基铂电极。
10.如权利要求1所述的钛基体电镀铂镀层的工艺，其特征在于所述的工艺为对钛基体表面进行整平、喷砂、除油、浸蚀，然后以铂作辅助电极，在体积比1∶1组成的0.1～12mol·L-1H2SO4和0.1～1.0g·L-1PdCl2的电镀液中，10～90℃的电镀液温度下，以10～1000A·m-2的电流密度钛基体阴极沉积1～30分钟，然后在体积比为1∶1的1～12mol·L-1HCl与1～50g·L-1H2PtCl2·6H20的混合电镀液中，以100～600A·m-2的电解密度电解，即得钛基铂电极。
全文摘要
本发明涉及一种钛基体电镀铂镀层工艺包括将钛基体表面进行整平、除油、除氧化层前处理，再将经处理的钛基体进行预沉积钯催化层工艺处理，得到表面具有钯催化活性的钛基体，最后在氯铂酸溶液中直接电镀铂。本发明采用钯活化钛基体，并在氯铂酸溶液中直接电镀铂，避免了P盐镀铂工艺中制备主盐的复杂工序，节约了贵金属，制得的钛基铂电极材料结合力良好、镀层光亮致密，是一种工艺简单、具有竞争力的电镀铂工艺。
文档编号C25D5/34GK101016639SQ20061015561
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日
发明者黄辉, 甘永平, 张文魁 申请人:浙江工业大学