专利名称：炭(玻)纤维基板二氧化铅电极及制作方法
技术领域：
本发明涉及新型的二氧化铅电极，更具体地说，涉及炭(玻)纤维基板二氧化铅电极及制作方法。
背景技术：
高氯酸钠是高氯酸盐中最重要的化合物。电解法生产制备高氯酸钠需要使用阳极材料—二氧化铅电极。
由于二氧化铅有良好的化学稳定性(可耐大多数的强酸和氧化剂的腐蚀)和导电性(比电阻在4～5×10-5Ω.cm)，还有铂金尚不能比的催化活性，以及较高的析氧超电位(仅次于铂)，较大的硬度，耐磨损，造价低等优点而被广泛的应用于电化学工业中用作阳极材料。然而二氧化铅由于机械强度差，作电极时一般需镀于其它基体上。
按基体材料的不同，二氧化铅电极分为导体基体和非导体基体两类。导体基体是在导体(石墨、铁、镍、钛等)上沉积上二氧化铅而制得。非导体基体是在非导体(陶瓷、ABS塑料等)上沉积上二氧化铅而制成。石墨、铁、镍等导体基体电极具有比表面低、电解液不能透过电极等缺点。钛基二氧化铅电极的镀层会出现一些晶界缝隙，电解时产生的氧气透过镀层的晶界缝隙氧化基体，形成导电性差的氧化钛，恶化电极性能。而对于非导体基体电极，中国实用新型专利CN2136250Y曾公开了一种“网孔板式瓷基二氧化铅电极”，该电极施镀二氧化铅时使用了氢氟酸做添加剂，氟离子破坏了二氧化硅的分子键，降低了陶瓷板本身机械强度，使陶瓷板易破碎。要制成多孔的板状，对陶瓷板要求有一定的厚度，这样就使陶瓷基体自重增加。并且高温烧制陶瓷不易，生产周期长，而成品率低，至使其成本较高。此外，该电极工作时，电解液渗透至陶瓷基体与二氧化铅镀层缝隙的微小气孔中，会破坏陶瓷基体，同时气体膨胀又破坏镀层引起剥落。导致网孔板瓷基二氧化铅电极使用寿命短，阳极电流密度小，电解温度也不高。因此，人们考虑采用机械性能优良，化学性能稳定，表面可镀以及重量轻、成本低的塑料为基体。如中国发明专利CN1006306B也提出了一种“ABS塑料基二氧化铅电极的制造方法”，它采用ABS塑料为基体。此法虽提到以ABS塑料为基体，但由于不能从根本上避免电镀过程造成的镀层缝隙引起的腐蚀问题至使制成的电极使用寿命依然不长，ABS塑料不耐高温，阳极电流密度和电解温度也不会有较大的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种炭(玻)纤维基板二氧化铅电极及制作方法，该电极可以克服导体基体和陶瓷、ABS塑料二氧化铅电极的上述缺点，较好地解决了镀层二氧化铅脱落的问题，且电极使用寿命长，阳极电流密度和电解温度均有较大的提高。
本发明的目的可通过如下措施来实现一种炭(玻)纤维基板二氧化铅电极，由基板和二氧化铅镀层构成，基板为一块面积为0.12～0.5m2，厚度为3～10mm的长方形炭(玻)纤维基板，板面上均匀密布有φ8mm的圆通孔；板面双面覆有二氧化铅化学镀层，在二氧化铅化学镀层的外面又相继覆有2.5～3mm厚二氧化铅电镀层；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳，耳上设有两个φ10～12mm的安装孔。
炭(玻)纤维基板二氧化铅电极制作方法是步骤一、炭(玻)纤维基板表面预处理用100～105℃的蒸汽将炭(玻)纤维基板蒸煮1小时，再用18～22℃的蒸馏水漂洗25～35分钟，同时边漂洗边通清洁空气吹洗板上的圆通孔；步骤二、化学镀二氧化铅化学镀液的组成甲液硝酸铅 20～25g/l冰醋酸(分析纯) 0.06～0.1g/l氨水(分析纯) 0.09～0.11g/l乙液过硫酸铵 25～30g/l氨水(分析纯) 0.09～0.11g/l等体积混合甲液和乙液，置入预处理后的炭(玻)纤维基板，将pH调至8～9.5，控温35～45℃条件下进行化学镀。以此法镀两次，每次1小时。可使二氧化铅化学镀层较多，较结实地沉积在炭(玻)纤维基板的表面上，并使两面的镀层通过板面上圆通孔内壁的镀层互相交联成一体，形成可导电、铁灰色、紧密的二氧化铅化学镀层。
步骤三、电镀二氧化铅电镀液的组成硝酸铅200～250g/l硝酸 20～30g/l将已化学镀二氧化铅的炭(玻)纤维基板为阳极，炭棒为阴极放入含有上述电镀液的电镀槽中。控制电流密度为200～800A/m2，温度85～90℃，电镀时间为12～14小时，形成2.5～3mm厚的二氧化铅电镀层。
本发明方法与现有技术相比，由于在结构上和工艺上解决了实质性问题，本发明的二氧化铅施镀在有圆通孔的炭(玻)纤维基板上，基体的圆通孔结构可使二氧化铅内应力分散或互相抵消，双面镀层通过圆通孔壁镀层互相交联的结构更增强了镀层与基体的结合力及电极整体的强度。以至制出的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极具有沉积层表面均匀细密、不长瘤，不结疤，无裂痕，不松脱剥落，厚度达2.5～3mm，比电阻仅为8.5～9.5×10-5Ω.cm。在85℃时，析氧超电位为1.86伏(相对于饱和甘汞电极，在1N硫酸溶液中)。工作电流密度可达1700～2400A/m2，工作温度可达70℃以上，工作寿命比陶瓷基电极提高50％以上。在工艺上可以应用于电化学工业生产中。与陶瓷基电极相比，具有重量轻、强度高，不易破碎，能制成适应性广的片状电极，而且基体成本仅为相同面积陶瓷基体的50％左右，完全可以取而代之。
图1为本发明的炭(玻)纤维基板结构示意图；图2为本发明的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极示意图；图3为的中剖侧视示意图；图4为图3中的A部放大示意图。
附图中1炭(玻)纤维基板；2圆通孔；3二氧化铅化学镀层；4二氧化铅电镀层；5伸出耳；6安装孔。
具体实施例方式
下面结合附图用具体的实施方式对本发明作进一步说明实施方式1本实施例为600×200×3mm规格的长方形炭(玻)纤维基板二氧化铅电极，由炭(玻)纤维基板1和二氧化铅镀层构成，板面上均匀密布有φ8mm的圆通孔2；板面双面覆有二氧化铅化学镀层3，在二氧化铅化学镀层的外面又相继覆有2.5mm厚二氧化铅电镀层4；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳5，耳上设有两个φ10的安装孔6。
本实施例的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极制作方法是步骤一、炭(玻)纤维基板1表面预处理用100℃的蒸汽将炭(玻)纤维基板1蒸煮1小时，再用18℃的蒸馏水漂洗25分钟，同时边漂洗边通清洁空气吹洗板上的圆通孔；
步骤二、化学镀二氧化铅化学镀液的组成甲液硝酸铅20g/l冰醋酸(分析纯)0.06g/l氨水(分析纯) 0.09g/l乙液过硫酸铵 25g/l氨水(分析纯) 0.09g/l等体积混合甲液和乙液，置入预处理后的炭(玻)纤维基板(1)，将pH调至8，控温35℃条件下进行化学镀。以此法镀两次，每次1小时。可使二氧化铅化学镀层3较多，较结实地沉积在炭(玻)纤维基板的表面上，并使两面的镀层通过板面上圆通孔内壁的镀层互相交联成一体，形成可导电、铁灰色、紧密的二氧化铅化学镀层3。
步骤三、电镀二氧化铅电镀液的组成硝酸铅 200g/l硝酸20g/l将已化学镀二氧化铅的炭(玻)纤维基板为阳极，炭棒为阴极放入含有上述电镀液的电镀槽中。控制电流密度为200A/m2，温度85℃，电镀时间为12小时，形成2.5mm厚的二氧化铅电镀层4。
实施方式2本实施例为800×400×8mm规格的长方形炭(玻)纤维基板二氧化铅电极，由炭(玻)纤维基板1和二氧化铅镀层构成，板面上均匀密布有φ8mm的圆通孔2；板面双面覆有二氧化铅化学镀层3，在二氧化铅化学镀层的外面又相继覆有2.8mm厚二氧化铅电镀层4；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳5，耳上设有两个φ12的安装孔6。
本实施例的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极制作方法是步骤一、炭(玻)纤维基板1表面预处理用105℃的蒸汽将炭(玻)纤维基板1蒸煮1小时，再用20℃的蒸馏水漂洗30分钟，同时边漂洗边通清洁空气吹洗板上的圆通孔；步骤二、化学镀二氧化铅化学镀液的组成甲液硝酸铅 25g/l冰醋酸(分析纯) 0.08g/l氨水(分析纯)0.1g/l乙液过硫酸铵28g/l氨水(分析纯)0.1g/l等体积混合甲液和乙液，置入预处理后的炭(玻)纤维基板1，将pH调至9，控温40℃条件下进行化学镀。以此法镀两次，每次1小时。可使二氧化铅化学镀层3较多，较结实地沉积在炭(玻)纤维基板的表面上，并使两面的镀层通过板面上圆通孔内壁的镀层互相交联成一体，形成可导电、铁灰色、紧密的二氧化铅化学镀层3。
步骤三、电镀二氧化铅电镀液的组成硝酸铅 300g/l硝酸 25g/l
将已化学镀二氧化铅的炭(玻)纤维基板为阳极，炭棒为阴极放入含有上述电镀液的电镀槽中。控制电流密度为600A/m2，温度90℃，电镀时间为13小时，形成2.8mm厚的二氧化铅电镀层4。
实施方式3本实施例为1000×500×10mm规格的长方形炭(玻)纤维基板二氧化铅电极，由炭(玻)纤维基板1和二氧化铅镀层构成，板面上均匀密布有φ8mm的圆通孔2；板面双面覆有二氧化铅化学镀层3，在二氧化铅化学镀层的外面又相继覆有3mm厚二氧化铅电镀层4；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳5，耳上设有两个φ12的安装孔6。
本实施例的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极制作方法是步骤一、炭(玻)纤维基板1表面预处理用105℃的蒸汽将炭(玻)纤维基板1蒸煮1小时，再用22℃的蒸馏水漂洗35分钟，同时边漂洗边通清洁空气吹洗板上的圆通孔；步骤二、化学镀二氧化铅化学镀液的组成甲液硝酸铅 25g/l冰醋酸(分析纯) 0.1g/l氨水(分析纯) 0.11g/l乙液过硫酸铵 30g/l氨水(分析纯) 0.11g/l等体积混合甲液和乙液，置入预处理后的炭(玻)纤维基板1，将pH调至9.5，控温45℃条件下进行化学镀。以此法镀两次，每次1小时。可使二氧化铅化学镀层3较多，较结实地沉积在炭(玻)纤维基板的表面上，并使两面的镀层通过板面上圆通孔内壁的镀层互相交联成一体，形成可导电、铁灰色、紧密的二氧化铅化学镀层3。
步骤三、电镀二氧化铅电镀液的组成硝酸铅 250g/l硝酸30g/l将已化学镀二氧化铅的炭(玻)纤维基板为阳极，炭棒为阴极放入含有上述电镀液的电镀槽中。控制电流密度为800A/m2，温度90℃，电镀时间为14小时，形成3mm厚的二氧化铅电镀层4。
权利要求
1.一种炭(玻)纤维基板二氧化铅电极，由基板和二氧化铅镀层构成，其特征在于基板为一块面积为0.12～0.5m2，厚度为3～10mm的长方形炭(玻)纤维基板(1)，板面上均匀密布有φ8mm的圆通孔(2)；板面双面覆有二氧化铅化学镀层(3)，在二氧化铅化学镀层的外面又相继覆有2.5～3mm厚二氧化铅电镀层(4)；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳(5)，耳上设有两个φ10～12mm的安装孔(6)。
2.一种实现权利要求1的炭(玻)纤维基板二氧化铅电极制作方法，其特征是步骤一、炭(玻)纤维基板(1)表面预处理用100～105℃的蒸汽将炭(玻)纤维基板(1)蒸煮1小时，再用18～22℃的蒸馏水漂洗25～35分钟，同时边漂洗边通清洁空气吹洗板上的圆通孔；步骤二、化学镀二氧化铅化学镀液的组成甲液 硝酸铅20～25g/l冰醋酸(分析纯)0.06～0.1g/l氨水(分析纯) 0.09～0.11g/l乙液 过硫酸铵 25～30g/l氨水(分析纯) 0.09～0.11g/l等体积混合甲液和乙液，置入预处理后的炭(玻)纤维基板(1)，将pH调至8～9.5，控温35～45℃条件下进行化学镀。以此法镀两次，每次1小时；可使二氧化铅化学镀层(3)较多，较结实地沉积在炭(玻)纤维基板的表面上，并使两面的镀层通过板面上圆通孔内壁的镀层互相交联成一体，形成可导电、铁灰色、紧密的二氧化铅化学镀层(3)；步骤三、电镀二氧化铅电镀液的组成硝酸铅 200～250g/l硝酸 20～30g/l将已化学镀二氧化铅的炭(玻)纤维基板为阳极，炭棒为阴极放入含有上述电镀液的电镀槽中；控制电流密度为200～800A/m2，温度85～90℃，电镀时间为12～14小时，形成2.5～3mm厚的二氧化铅电镀层(4)。
全文摘要
本发明涉及炭(玻)纤维基板二氧化铅电极及制作方法。在电解法生产制备高氯酸钠工艺中做阳极材料。本发明由基板和二氧化铅镀层构成，基板为炭(玻)纤维基板，板面上均匀密布有圆通孔；板面双面覆有二氧化铅化学镀层和电镀层；上述炭(玻)纤维基板的一端有伸出耳，耳上有安装孔。本发明制作方法由炭(玻)纤维基板表面预处理，化学镀二氧化铅和电镀二氧化铅三步实现。与现有技术相比，本发明的二氧化铅施镀层表面均匀细密、不长瘤，不结疤，无裂痕，不松脱剥落。
文档编号C25B11/00GK1896322SQ20061003185
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月17日 优先权日2006年6月17日
发明者黄存礼 申请人:桂东县高氯酸钾厂