专利名称：单侧镀铂的耐火金属板以及延展的金属栅极的制备方法
本申请是2001年6月15日递交的中国专利申请No.01115982.0的分案申请。
本发明涉及单侧镀铂的耐火金属板以及延展的金属栅极的制备方法。
铂涂覆的耐火金属板或片以及由此制备的延展的金属栅极经常用作电解或电镀过程中的阳极。其典型的应用是，例如，在电解沉积金属和合金层时用作惰性阳极，特别是用于贵金属或贵金属合金装饰和/或功能涂层的制备中。其进一步作为电极应用于由重铬酸盐电解制备铬酸、铬酸的处理(将Cr3+氧化为Cr6+)、氰化物的氧化、金属的电解回收、电渗析以及阴极防腐蚀中。
传统的制备镀铂的耐火金属板的方法是基于滚压—粘合(roll-bonding)，其中将薄的铂箔滚动到耐火金属板的一侧或两侧。然后可以通过已知的方法对板进行刻划，并拉伸，由此制备延展的金属栅极。由于机械上和处理上的原因，上述方法导致铂箔的最小厚度至少是3微米左右，不可能进一步降低价格昂贵的铂箔的厚度了。
理论上，可以通过电化学的方法将铂以所希望的厚度沉积到耐火金属上。当然，悬在铂电镀浴中的耐火金属板的两侧都被铂涂覆了。但是，作为电极，只电镀一侧就足够了，这样可以进一步节省昂贵的铂金属。然而，在铂电镀液的侵蚀性条件下有效地部分覆盖耐火金属板基本上是不可能的，这需要额外的材料和加工成本。
从含水电解液电镀耐火金属是极其困难的，这是由于在含水溶液中同时形成了保护性膜。在精制浸渍过程中的预磨光时，主要由于机械粘合，会导致涂层的粘合不充分。可以在还原气氛中进行热处理以使粘合有一定的提高。在铂沉积的过程中共沉积氢会使铂涂层由于掺入了氢而变脆。
对耐火金属的粘合性不足，以及水溶液中沉积的铂涂层的低的延展性使其不能用于涉及大的机械应力和变形，特别是由涂覆的板或片制备延展的金属栅极的应用中。
因此，本发明的目的是开发一种方法，通过该方法可以制备更适合用来制备延展的金属栅极的单侧镀铂的耐火金属板，例如用作电解和电镀过程中的电极。
经发现，上述目的可以通过下述方法实现将两块预定尺寸的形状配合的耐火金属板背靠背紧密结合在一起，通过熔融电解以铂涂覆它们暴露的表面，然后将它们彼此分开。
根据本发明的方法，通过将板的边缘用螺丝紧固或焊接可以很方便地使预被铂涂覆的耐火金属板形状配合并紧密结合在一起。所述的板被剪裁成所需要的尺寸。尺寸为400×600mm的板是比较典型的。在板的边缘提供足够的合适的组装孔，组装螺丝通过这些孔将两块板背靠背地固定在一起。焊接连接时，在两块靠在一起的板的边缘通过点焊或连续焊将板结合在一起。
所述的耐火金属可以是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨或这些金属的合金。钛是特别优选的。
在板被结合和涂覆之前，优选除去板表面的氧化物并活化这些表面，特别是预被涂覆铂的表面。方便的方法是用砂子摩擦(sandblasting)或在例如硝酸/氢氟酸混合物的酸中浸渍。
通过熔融电解对组装的一对板的暴露的表面进行铂涂覆。将所述的板置于一个传统的适合熔融电解的电镀单元中，连接为阴极。电镀在氰化钠和氰化钾的熔融物中进行，温度在500℃至600℃之间，由此在预被涂覆的耐火金属板上以可溶性对阳极的形式提供纯铂涂层。熔融电解液优选由大约50重量％的氰化钠和大约50重量％的氰化钾组成，并且在操作时，铂含量为大约0.5-3重量％。优选使用1-5A/dm2的电流密度。将要得到的铂涂层的厚度由电流密度和涂覆操作的时间控制。优选制备0.5-2.5μm厚度的涂层。在特定的情况下，当然也可以获得大一些的涂层厚度，例如可达10μm。
当一对板被电镀完毕后，通过旋松螺丝和/或修剪掉边缘而将板分开。
经过已知的清洗和干燥操作后，就得到了所需的单侧镀铂的耐火金属板或片，可以将它们用于所需的用途或进行进一步的处理。
涂覆完成后，被分开的板的下一步的处理步骤可以是在含氧的气氛中在500-650℃下进行热处理，以氧化未被铂涂覆的一侧的表面。热处理可以持续1-60分钟。热处理首先钝化未被电镀的一侧，这对其在电解过程中用作电极是很重要的，因为只希望被电镀的一侧作为功能层。另外，热处理氧化耐火金属的未被涂覆的一侧，致使该侧具有与电镀的一侧明显不同的外观。当以钛作为基础材料时，在非功能一侧可以形成鲜明的容易辨认的蓝色。这保证了在实际应用时可以容易地区分功能层和非功能层。
另一个处理过程是，对板进行刻划并拉伸形成单侧镀铂的延展的金属栅极。制备延展的金属栅极是已知的技术，在此不需要更详细的描述。典型的目尺寸(mesh dimensions)为大约10×5×1×1mm。在以延展金属栅极作为电极的情况下，在延展的金属栅极被制备出来后，很方便对其进行热处理以钝化并区分非功能一侧。根据应用的需要，延展金属栅极可以随后被切割成所需形状和/或形成合适的电极尺寸。
本发明的方法不仅与传统的滚动—结合方法相比，可以通过减少铂涂层的厚度从而节约铂，而且由于本发明的方法实现了单侧电镀，与双侧电镀的延展金属栅极相比，本发明可节约铂大约70％，与双侧电镀整块的耐火金属板相比，本发明可节约大约48％铂。通过熔融电解的电镀赋予铂涂层优异的粘合性，特别是打算进行单侧涂覆时。这种粘合性特别表现在当板受到强的机械应力—例如挠曲应力以及在进行拉伸操作时，这些操作在制备延展金属栅极时会通常发生。
图1是本发明方法制备的单侧镀铂的钛延展金属栅极的横截面放大图。从图中可以清楚地看到紧贴在钛基础材料(深色)表面的没有裂纹的铂涂层(浅色)。
根据本发明方法制备的单侧镀铂的耐火金属板以及由此制备的单侧镀铂的延展金属栅极用作电解和电镀过程中的阳极具有很多的优点。
权利要求
1.单侧镀铂的耐火金属板的制备方法，其特征在于将具有预定尺寸的耐火金属板形状配合地背靠背紧密结合起来，通过熔融电解在所述板的暴露的表面上涂覆铂，然后将它们彼此分开。
2.权利要求1的方法，其特征在于预被涂覆铂的耐火金属板的形状配合的紧密结合是通过在板的边缘用螺丝紧固或焊接而实现的。
3.权利要求2的方法，其特征在于通过修剪掉所述的边缘而使板分开。
4.权利要求1-3的方法，其特征在于所述的耐火金属是钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨或这些金属的合金。
5.权利要求1-4的方法，其特征在于在熔融氰化钠和氰化钾中，在500-600℃温度下提供铂涂层，其中将纯铂涂层以可溶性对阳极的形式提供到所述的预被涂覆的耐火金属板上。
6.权利要求1-5的方法，其特征在于涂覆一旦结束，将分开的板在含有氧的气氛中在500-650℃进行热处理，以氧化未被铂涂覆的一侧。
7.权利要求1-6的方法，其特征在于对所述的板进行刻划并拉伸形成单侧镀铂的延展的金属栅极。
8.权利要求1-6方法制备的单侧镀铂的耐火金属板在电解和电镀过程中作为阳极的应用。
9.权利要求7所述的单侧镀铂的耐火金属栅极在电解和电镀过程中作为阳极的应用。
全文摘要
本发明涉及单侧镀铂的耐火金属板的制备方法，其中将具有预定尺寸的耐火金属板形状配合地背靠背紧密连接在一起，通过熔融电解将铂涂覆在耐火金属板的暴露的表面上，然后将金属板彼此分开。所述的金属板可以加工成单侧镀铂的延展的金属栅极。本发明的单侧镀铂的耐火金属板或由其制备的单侧镀铂的延展的金属栅极作为阳极可以有利地应用于电解和电镀过程中。
文档编号C25D5/28GK1439745SQ0213036
公开日2003年9月3日 申请日期2002年8月16日 优先权日2000年6月16日
发明者托马斯·恩格特, 格哈德·施泰因希尔伯 申请人:德古萨加尔瓦诺技术股份公司