一种阳极制备方法与流程

文档序号:13683694
技术领域本发明属于阳极制备方法领域,尤其涉及一种无龟裂结构形稳阳极的制备方法。

背景技术:
电镀、湿法冶金或金属箔制备等电解中要求阳极材料具有较高的耐蚀性及使用寿命。目前在电镀、湿法冶金或金属箔制备中大量采用的不溶性阳极是石墨、铅银合金或钛基体金属氧化物阳极。石墨机械强度低、耐蚀性差,且容易造成阴极沉积金属产物中碳含量升高;铅银合金虽然具有较高的导电性能、低的熔点、良好的加工性能与机械强度,但是在电解过程中仍发生轻微的溶解;钛基金属氧化物阳极由于热分解过程中龟裂严重,使用过程中会快速脱落而导致阳极钝化。

技术实现要素:
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供无龟裂、性能卓越,使用寿命长,适用于电镀、湿法冶金或金属箔制备等领域的无龟裂的阳极制备方法。为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种阳极制备方法,包括如下步骤:以阀性金属为基体,经酸蚀刻后,依次在基体上形成无龟裂的阀型金属底层及无龟裂的复合贵金属表面层,即可制得无龟裂阳极。作为上述方案的进一步优化,所述基体为网状或板状。进一步地,所述的酸蚀刻包括如下步骤:将基体放在盐酸、硫酸或草酸的一种或多种按一定比例的混合液中,然后加热蚀刻一段时间,更进一步地,所述基体在60~120度下蚀刻1~30小时。进一步地,所述无龟裂阀型金属底层的形成过程包括:将基体经酸蚀刻后,将阀型金属盐溶液涂覆在所述基体的表面,然后加热干燥,再加热分解,自然冷却至室温,按照以上步骤重复涂覆、干燥和分解数次,制得无龟裂的阀型金属底层;更进一步地,将基体酸蚀刻后,将阀型金属盐溶液涂覆在所述基体的表面,在100℃~150℃下干燥10~30分钟,再于450℃~550℃下分解30到120分钟,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解1~10次,制得无龟裂的阀型金属底层,其中所述阀型金属盐溶液的组成如下:乙醇钽0.1%~2.0%(w/v)、四氯化锡0%~20%(w/v)、钛酸丁酯0%~5.0%(w/v)、有机溶剂80~90%(v/v)、盐酸0%~10%(w/v),有机溶液以甲醇、乙醇、丙醇或正丁醇的一种或多种按一定比例混合而成;优选地,有机溶液中包括:甲醇0~10%(v/v),乙醇10~50%(v/v),异丙醇10~60%(v/v),正丁醇20~80%(v/v);更进一步地,所述有机溶液中包括:甲醇0~5%(v/v),乙醇20~30%(v/v),异丙醇20~40%(v/v),正丁醇60~70%(v/v)。进一步地,所述阀性金属包括钛、锆或钽,更优选地,所述阀性金属为钛。进一步地,所述无龟裂复合贵金属表面层的形成过程包括:将复合贵金属盐溶液涂覆在先形成的无龟裂阀型金属底层的网状或板状的阳极基体的表面,然后加热干燥,再加热分解,自然冷却至室温,按照以上步骤重复涂覆、干燥和分解数次,制得无龟裂的贵金属表层;更进一步地,将复合贵金属盐溶液涂覆在先形成的无龟裂阀型金属底层的网状或板状的阳极基体的表面,在100℃~150℃下干燥10~30分钟,再于450℃~550℃下分解30到120分钟,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解30~60次,制得无龟裂的贵金属表层,其中所述复合贵金属盐溶液的组成如下:氯铱酸0.2~5.0%(v/v),乙醇钽0%~2.0%(w/v)、有机溶剂80%~95%(v/v)、稳定剂0%~20%(w/v),所述有机溶剂为有机溶液以甲醇、乙醇、丙醇或正丁醇的一种或多种按一定比例混合而成,所述稳定剂为盐酸、硝酸或双氧水的一种或多种按一定比例混合而成;更优选地,所述有机溶液中包括:甲醇0~10%(v/v),乙醇10~50%(v/v),异丙醇10~60%(v/v),正丁醇20~80%(v/v);更进一步地,所述有机溶液中包括:甲醇0~5%(v/v),乙醇20~30%(v/v),异丙醇20~40%(v/v),正丁醇60~70%(v/v);更进一步地,所述稳定剂包括:盐酸1~30%(v/v),硝酸0~10%(v/v),双氧水60~90%(v/v);最优选地,所述有机溶液包括:盐酸5~15%(v/v),硝酸0~3%(v/v),双氧水85~90%(v/v)。进一步地,所述阀型金属底层厚度为0.2~2.0微米。进一步地,所述复合金属氧化物表层的厚度为5~8mm。本发明还涉及上述阳极制备方法制得的阳极在电镀、湿法冶金及金属箔制备中的用途。本发明的有益效果主要表现为:本发明制备的阳极采用特定有机溶剂的制得的无龟裂的阀型金属底层及无龟裂的复合贵金属表层,有效延长了电极使用寿命,将其用于电镀、湿法冶金及金属箔制备中具有如下优点:槽电压比现行的钛基金属氧化物阳极下降0.05V~0.3V;使用寿命超过现行的钛基金属氧化物阳极长2倍以上。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明不应仅限于这些实施例。实施例1一种无龟裂结构形稳阳极的制备方法,其包括如下步骤:①预处理:将15cm2的钛网放入20wt%的硫酸水溶液中,在微沸情况下刻蚀2h后取出,用去离子水清洗表面;②形成无龟裂阀型金属底层:将阀型金属溶液涂覆于钛表面,在120℃下干燥15分钟,再于480℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解6次,得到表面形成有无龟裂的阀型金属底层的钛网,其中贵金属溶液的组份包括如下:乙醇钽1.5%(w/v)、四氯化锡10%(w/v)、钛酸丁酯0.1%(w/v)、乙醇15%(v/v),异丙醇15%(v/v),正丁醇60%(v/v)、盐酸3%(w/v);③形成无龟裂复合贵金属表层:将步骤②得到的表面形成有无龟裂阀型金属底层钛网冷却后,将复合贵金属盐溶液涂覆在所述基体的表面,在150℃下干燥30分钟,再于550℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解40次,制得无龟裂的贵金属表层,其中所述复合贵金属盐溶液的组成包括如下:氯铱酸1.0%(v/v),乙醇钽0.45%(w/v)、乙醇15%(v/v),异丙醇15%(v/v),正丁醇60%(v/v)、双氧水8%(w/v)。实施例2一种无龟裂结构形稳阳极的制备方法,其包括如下步骤:①预处理:将15cm2的钛网放入10wt%的草酸水溶液中,在微沸情况下刻蚀8(h)后取出,用去离子水清洗表面;②形成无龟裂阀型金属底层:将阀型金属溶液涂覆于钛表面,在120℃下干燥15分钟,再于480℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解6次,得到表面形成有无龟裂的阀型金属底层的钛网,其中贵金属溶液的组成包括如下:乙醇钽1.5%(w/v)、四氯化锡10%(w/v)、钛酸丁酯0.1%(w/v)、乙醇20%,异丙醇15%(v/v),正丁醇55%(v/v)、盐酸3%(w/v);③形成无龟裂复合贵金属表层:将步骤②得到的表面形成有无龟裂阀型金属底层钛网冷却后,将复合贵金属盐溶液涂覆在所述基体的表面,在150℃下干燥30分钟,再于550℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解40次,制得无龟裂的贵金属表层,其中所述复合贵金属盐溶液的组成包括如下:氯铱酸1.0%(v/v),乙醇钽0.45%(w/v)、乙醇20%(v/v),异丙醇15%(v/v),正丁醇60%(v/v)、双氧水3%(w/v)。对比例1一种钛基金属氧化物阳极的制备方法,其包括如下步骤:①预处理:将15cm2的钛网放入20wt%的硫酸水溶液中,在微沸情况下刻蚀2h后取出,用去离子水清洗表面;②形成阀型金属底层:将阀型金属溶液涂覆于钛表面,在120℃下干燥15分钟,再于480℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解6次,得到表面形成有无龟裂的阀型金属底层的钛网,其中贵金属溶液的组成包括如下:乙醇钽1.5%(w/v)、异丙醇45%(v/v),正丁醇50%(v/v)、盐酸3.5%(w/v);③形成复合贵金属表层:将步骤②得到的表面形成有阀型金属底层钛网冷却后,将复合贵金属盐溶液涂覆在所述基体的表面,在150℃下干燥30分钟,再于550℃下分解2小时,自然冷却至室温,按照以上步骤,重复涂覆、干燥和分解20次,制得贵金属表层,其中所述复合贵金属盐溶液的组成包括如下:氯铱酸2.0%(v/v),乙醇钽0.9%(w/v)、异丙醇38%(v/v),正丁醇60%(v/v)。将上述实施例1、2以及对比例1制备的阳极在15%硫酸,温度50度,电流密度60000A/M2的环境下进行强化寿命测试,如表1所示,从中可以看出,实施例1和2的无龟裂结构形稳阳极腐蚀速率相对于对比例大大降低,强化寿命显著提高。表1强化寿命对比槽电压(V)强化寿命(H)实施例15.202506实施例25.252550对比例15.501201上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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