一种具有鳍片结构的钛电解阳极的制作方法

本实用新型涉及制氧设备领域，尤其涉及一种具有鳍片结构的钛电解阳极。

背景技术：

钛阳极就是钛基金属氧化物涂层中的阳极。根据其表面催化涂层不同分别具有析氧功能、析氯功能。一般电极材料要具有良好的导电性，极距变化小，耐腐蚀性强，机械强度和加工性能好，寿命长，费用低，对电极反应具有良好的电催化性能，目前钛是最能满足以上综合要求的金属，一般采用工业纯钛TA1\TA2。

钛阳极具有以下优点：钛阳极工作寿命长；可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，因而可提高金属产品纯度；可提高电流密度；金属阳极的采用使电解槽构造得以改善，降低了电能消耗，从而提高了生产性能；采用了DSA，水银法及隔膜法食盐电解槽的设计概念和操作条件得以改进，能耗得以降低；阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距离不变化，可保证电解操作在槽电压稳定情况下进行。可避免铅阳极变形后的短路问题；钛阳极重量轻，可减轻劳动强度；开关制作容易，可高精度化；工作电压低，因此电能消耗小，可节省电能消耗。

传统的用于制氧设备的钛电解阳极为了尽可能扩大接触面积，往往使用多层薄片结构堆叠形成鳍片结构，将鳍片结构侵入电解液进行制氧反应的过程中，鳍片间缺乏有效的支撑，往往无法避免鳍片出现搭接、弯曲等现象引起的不良误触，以及鳍片相互干扰、碰撞所可能产生的表面涂覆层剥落现象对反应过程的干扰。其次，鳍片间的间距控制受到电解液浓度、鳍片尺寸、电动势等多重因素的影响，不易控制，间距太近可能出现尖状金属生成，并造成阴阳极短路击穿，而间距太远又可能会导致极低的生产效率，大大提高生产成本与生产时间。

此外，鳍片间的误触可能导致设备短路，直接导致严重的生产事故，鳍片上保护涂层的剥落则可能引起鳍片的钛电极核心暴露，在局部形成一个小的电池反应，加速局部电极的溶解，最终导致鳍片结构变形，间接可能导致更加严重的生产事故。

技术实现要素：

本实用新型的至少一个目的是提出一种具有鳍片结构的钛电解阳极，解决了现有技术存在的鳍片结构上的保护涂层容易划伤、损坏，极间距不易控制，以及支撑结构容易对鳍片造成损伤等技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极，包括圆柱状连接部(1)，与所述连接部(1)的一端固连的方形平台状基座部(2)，和固连于所述基座部(2)远离所述连接部(1)一侧的多层薄片状鳍片部(3)，所述连接部(1)、基座部(2)与所述鳍片部(3)均由工业钛制成，所述连接部(1)的自由端底面中心具有引线连接端(11)，所述连接部(1)上与所述基座部(2)的连接区域具有外密封凸缘(12)，所述基座部(2)上与所述连接部(1)的连接区域还具有内密封凹环 (21)，所述基座部(2)与所述鳍片部(3)接触的区域设有鳍片插接口(22)，其特征在于：所述鳍片部(3)包括不止一个阳极鳍片(31) 和绝缘支撑结构(32)，所述阳极鳍片(31)为薄片状电极，所述阳极鳍片(31)的一端插接在所述基座部(2)的鳍片插接口(22)中，所述阳极鳍片(31)的中部具有通孔(310)，所述绝缘支撑结构(32) 从所述阳极鳍片(31)的通孔(310)穿过，并与所述阳极鳍片(31) 形成固定间距的连接关系。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述连接部(1)的所述外密封凸缘(12) 与所述基座部(2)的所述内密封凹圈(21)在接触处具有相同的切线方向，并且所述外密封凸缘(12)与所述内密封凹圈(21)在接触处光滑过度。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述外密封凸缘(12)与所述内密封凹圈(21)在接触处具有相同的曲率变径。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述阳极鳍片(31)插接至所述鳍片插接口(22)后，还需要对所述鳍片插接口(22)中的阳极鳍片(31) 部分进行焊接固定，所述鳍片插接口(22)内部采用接触焊的方式与阳极鳍片(31)进行相对固定，所述鳍片插接口(22)外部采用氩孤焊的方式与阳极鳍片(31)进行相对固定。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述阳极鳍片(31)表面覆盖有钝化涂层，所述钝化涂层能够抗腐蚀并防止离子渗透。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述钝化涂层通过所述阳极鳍片(31) 的钛材经草酸表面腐蚀、铱镣依附制成。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述绝缘支撑结构(32)由聚四氟乙烯制成。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述绝缘支撑结构(32)与所述阳极鳍片(31)接触的区域具有不止一个垂直于所述阳极鳍片(31)所在平面的支撑肋(320)，所述支撑肋(320)具有自锁结构，能够在插装所述阳极鳍片(31)后固定所述阳极鳍片(31)在所述支撑结构(32) 上的相对位置。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述支撑结构(32)具有不止一个分体式支撑节(321)，所述支撑节(321)能够连接一片所述阳极鳍片 (31)，并与所述阳极鳍片(31)形成位置锁定，所述支撑节(321) 能够沿着垂直于所述阳极鳍片(31)的方向彼此拆装连接。

本实用新型还提供了一种制氧设备，包括钛电解阳极，其特征在于：所述钛电解阳极采用以上任一实施例中任一所述的具有鳍片结构的钛电解阳极。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

首先，采用鳍片结构的钛电解阳极，能够最大程度地发挥钛作为阳极金属的优势，尽可能地扩大与电解液的接触面积，加快反应速度，提高生产效率；并采用有效的支撑方案，有效防止鳍片结构间因操作不当或间距过近而出现的搭接或短路击穿现象，保证设备和人员的安全。

其次，支撑结构采用聚四氟乙烯材料制成，具有优异的自润滑和抗腐蚀能力，其中自润滑性能能够防止鳍片结构与支撑结构的接触区域涂层剥落，从而影响整个阳极鳍片的工作，其中的抗腐蚀能力能够保证钛电解阳极能够在电解液中长期稳定工作，并且始终协助基座部一同保证阳极鳍片间的恒定间距。

第三，阳极鳍片表面覆盖有钝化层，该钝化层经草酸表面腐蚀以及铱镣依附，能够有效抵抗电解液中氢离子/氟离子的腐蚀，增加有效工作时长。

第四，基座部与连接部的连接处采用外密封凸缘与所述内密封凹圈的形式进行密封，使得基座部与连接部的连接处形成光滑的圆弧表面，能够更好地与制氧设备中连接部对应的插装部位形成圆弧面间的面接触，扩大密封有效面积，提升密封效果，防止电解液渗漏，提高设备的整体安全性。

最后，鳍片与连接部除插接外，还使用了内部接触焊、外部氩弧焊的焊接方式，不但防止接触焊接这种压力焊接方式对薄板结构的破坏，导致薄板结构可能出现的变形，还防止了氩弧焊过高的局部温度对薄板结构的不利影响，提高了阳极鳍片的焊接强度且保证了其平面基本平整，尤其是焊接连接区域相对平整。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极的正视图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极的正面剖视图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极的左视图；

图5为本实用新型实施例所提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极的俯视图；

附图标记：1、连接部，2、基座部，3、鳍片部，11、引线连接端，12、外密封凸缘，21、内密封凹圈，22、鳍片插接口，31、阳极鳍片，32、支撑结构，310、通孔，320、支撑肋，321、支撑节。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图5以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。

下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案包括优选技术方案做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。

本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型的至少一个目的是提出一种具有鳍片结构的钛电解阳极，解决了现有技术存在的鳍片结构上的保护涂层容易划伤、损坏，极间距不易控制，以及支撑结构容易对鳍片造成损伤等技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种具有鳍片结构的钛电解阳极，包括圆柱状连接部1，与所述连接部1的一端固连的方形平台状基座部2，和固连于所述基座部2远离所述连接部1一侧的多层薄片状鳍片部3，所述连接部1、基座部2与所述鳍片部3均由工业钛制成，所述连接部1 的自由端底面中心具有引线连接端11，所述连接部1上与所述基座部 2的连接区域具有外密封凸缘12，所述基座部2上与所述连接部1的连接区域还具有内密封凹环21，所述基座部2与所述鳍片部3接触的区域设有鳍片插接口22，其特征在于：所述鳍片部3包括不止一个阳极鳍片31和绝缘支撑结构32，所述阳极鳍片31为薄片状电极，所述阳极鳍片31的一端插接在所述基座部2的鳍片插接口22中，所述阳极鳍片31的中部具有通孔310，所述绝缘支撑结构32从所述阳极鳍片31的通孔310穿过，并与所述阳极鳍片31形成固定间距的连接关系。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述连接部1的所述外密封凸缘12 与所述基座部2的所述内密封凹圈21在接触处具有相同的切线方向，并且所述外密封凸缘12与所述内密封凹圈21在接触处光滑过度。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述外密封凸缘12与所述内密封凹圈 21在接触处具有相同的曲率变径。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述阳极鳍片31插接至所述鳍片插接口22后，还需要对所述鳍片插接口22中的阳极鳍片31部分进行焊接固定，所述鳍片插接口22内部采用接触焊的方式与阳极鳍片31进行相对固定，所述鳍片插接口22外部采用氩孤焊的方式与阳极鳍片31 进行相对固定。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述阳极鳍片31表面覆盖有钝化涂层，所述钝化涂层能够抗腐蚀并防止离子渗透。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述钝化涂层通过所述阳极鳍片31 的钛材经草酸表面腐蚀、铱镣依附制成。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述绝缘支撑结构32由聚四氟乙烯制成。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述绝缘支撑结构32与所述阳极鳍片 31接触的区域具有不止一个垂直于所述阳极鳍片31所在平面的支撑肋320，所述支撑肋320具有自锁结构，能够在插装所述阳极鳍片31 后固定所述阳极鳍片31在所述支撑结构32上的相对位置。

进一步的，作为本实用新型实施例的一种改进，一种具有鳍片结构的钛电解阳极，其特征在于：所述支撑结构32具有不止一个分体式支撑节321，所述支撑节321能够连接一片所述阳极鳍片31，并与所述阳极鳍片31形成位置锁定，所述支撑节321能够沿着垂直于所述阳极鳍片31的方向彼此拆装连接。

本实用新型还提供了一种制氧设备，包括钛电解阳极，其特征在于：所述钛电解阳极采用以上任一实施例中任一所述的具有鳍片结构的钛电解阳极。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

首先，采用鳍片结构的钛电解阳极，能够最大程度地发挥钛作为阳极金属的优势，尽可能地扩大与电解液的接触面积，加快反应速度，提高生产效率；并采用有效的支撑方案，有效防止鳍片结构间因操作不当或间距过近而出现的搭接或短路击穿现象，保证设备和人员的安全。

其次，支撑结构采用聚四氟乙烯材料制成，具有优异的自润滑和抗腐蚀能力，其中自润滑性能能够防止鳍片结构与支撑结构的接触区域涂层剥落，从而影响整个阳极鳍片的工作，其中的抗腐蚀能力能够保证钛电解阳极能够在电解液中长期稳定工作，并且始终协助基座部一同保证阳极鳍片间的恒定间距。

第三，阳极鳍片表面覆盖有钝化层，该钝化层经草酸表面腐蚀以及铱镣依附，能够有效抵抗电解液中氢离子/氟离子的腐蚀，增加有效工作时长。

第四，基座部与连接部的连接处采用外密封凸缘与所述内密封凹圈的形式进行密封，使得基座部与连接部的连接处形成光滑的圆弧表面，能够更好地与制氧设备中连接部对应的插装部位形成圆弧面间的面接触，扩大密封有效面积，提升密封效果，防止电解液渗漏，提高设备的整体安全性。

最后，鳍片与连接部除插接外，还使用了内部接触焊、外部氩孤焊的焊接方式，不但防止接触焊接这种压力焊接方式对薄板结构的破坏，导致薄板结构可能出现的变形，还防止了氩孤焊过高的局部温度对薄板结构的不利影响，提高了阳极鳍片的焊接强度且保证了其平面基本平整，尤其是焊接连接区域相对平整。

下面，简单介绍本实用新型钛阳极的制作工艺：

一、选料

1.选料是加工工艺的第一步，也是比较重要的一部。要根据客户图纸要求选择相应的牌号、规格的材料，而选料的好坏，会直接影响到阳极的质量与使用；2.选料时要注意，钛网：不可以有断丝、断根出现，钛板：板型要好选择较平整的板子，同时注意表面不能有起皮、分层、裂纹、等缺陷。选择合适的材料减少损耗。

二、下料

1.确定制作某个设备或产品所需的材料形状、数量或质量后，从整个或整批材料中；2.取下一定形状、数量或质量的材料的操作过程； 3.再选好料后，根据图纸、及客户要求做出一定的形状，数量。划线、打点做记号，打孔。是否需要打磨，其中要严格根据图纸的要求去操作。合理的计划加工工艺，减少损耗；4.下料要有精度。

三、焊接

经过下料、打孔后一些产品就需要焊接了，钛材料的焊接主要采用氩弧焊的方法，只有相同的材料才能焊接在一起。板、管焊接方式是先采用点焊进行固定，之后焊满、而对于网子只能进行电焊。

四、喷砂

1.通过喷砂机借助压缩空气动力，喷射到钛基体表面的一种处理过程。沙料喷射到基体进行冲击研磨，把表面的杂质、杂色及氧化层清除掉，同时喷砂机使钛基体表面粗化，提高钛表面有效接触面积，增强涂层与太表面的附着力；2.喷砂的要点，喷射的麻点、麻面要均匀，不能漏喷。

五、酸洗

1.酸洗工艺的酸洗液一般为多种酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等，这些混合酸的腐蚀性很强，同时具有很强的氧化性、较高的腐蚀介质的温度，这对防腐材料的耐蚀性能提出了很高的要求。根据一定的比例在沸水中倒入草酸，将基材放进煮锅中进行煮、泡； 2.草酸不但可以有效的去除退火时基材上发蓝的氧化皮，同时又能通过腐蚀使基材表面更粗糙、去除了表面杂质；3.酸洗时要经常注意钛基体的变化，以防变成草酸钛。

六、退火

1.退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种金属热处理工艺；2.在下料时，有些材料本身是带有弯曲或变形的，我们可以通过一些方法与工具进行简单的校正，使之不过分的影响接下来的工作。但是在经过焊接的局部高温与喷砂的气压后，钛基材的变形就会很明显；3.退火可以使已经变形的板子(网) 恢复平整状态；4.将板子(网子)放在一张非常厚的钢板上，要求放平整、对齐边角。再放一张同样的钢板在板子(网子)上，对角上螺丝。使下两张钢板充分的对中间的板子(网子)进行挤压。之后送入温度500左右的炉子中进行加热校形，达到一定时间后，保温2小时。

七、配液

按照客户要求实际需求去配置贵金属溶液。通常配液都是在计划好刷层的前一天配好的，因为配好的液体要经过一段时间的晾制后才能使用的。在晾制的同时，需要不停地搅拌，防止液体沉淀。

八、刷涂、烘烤、氧化

1.将配好的贵金属液体，用刷子均与的刷涂在基体上，进烘干炉进行烘干，使液体快速的与基体结合，也防止液体顺基体向下流时所留下的痕迹。烘干后，进已经达到一定温度的炉子保温一定时间拉出，使其自然冷却、氧化。再进行刷涂。重复：刷涂、烘干、加热保温、冷却；2.前5次刷涂时，液体可以多涂，可以填充基体表面。后面需要少刷液体，使液体刷涂的更均匀，同时也可以覆盖前面刷花的地方，使涂层美观。刷涂时要求戴口罩，环境、通风、无尘、特别是不可以见水。以保证液体的纯净，板面的美观。

九、检验

不仅是生产过程实时监控，生产后再产品数量、规格等再次检查，通过强化寿命测试后，包装发货。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本实用新型的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。