一种铜基亚氧化钛电极板的制备方法技术

本发明专利技术公开一种铜基亚氧化钛电极板的制备方法，电极材料制备技术领域。本发明专利技术所述铜基亚氧化钛电极板包括铜金属板载体和亚氧化钛薄膜，亚氧化钛薄膜的主要成分为Ti4O7、TiO2，其中Ti4O7含量不低于亚氧化钛的薄膜总质量的50%。本发明专利技术所述铜基亚氧化钛电极板的制备采用等离子喷涂技术，在高温下将亚氧化钛与铜板结合，制备出亚氧化钛薄膜。本发明专利技术制备得到的铜基亚氧化钛电极板具有析氧电位低、导电性好、耐腐蚀性强、机械强度高和成本低的特点，可用作高能铅酸蓄电池正极板栅、双极性电池极板和其他相关电化学极板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，电极材料制备

技术介绍
钛电极尺寸稳定、耐腐蚀性好、质量轻、强度高，被迅速而成功地用于氯碱工业，但是钛电极的内阻大，而且钛电极主要以铱、钌等稀贵金属氧化物作为活性涂层原料，不仅成本昂贵，而且在硫酸电解过程中涂层易脱落失效。铅电极作为工业中广泛用使用的阳极材料，在硫酸体系中操作稳定、表面氧化物即使破损也能自行恢复，但铅合金电极内阻大、易溶解、重量大、强度低、已发生弯曲变形等致命缺点。为了弥补钛电极和铅电极的不足，采用密度小、成本低、电导率高、阳极电位低、机械加工性能好的铜电极材料。同时，为了保证铜板表面的稳定性，需要在其表面制备特殊的导电保护层，这一保护层需要具有高导电性和耐酸腐蚀性。Ti407属于Magneli相氧化钛物质，在室温下具有良好的导电性能，同时亚氧化钛(Ti407)本身就是一种极好的活性物质；Ti407具有优良的导电性，高的耐酸碱腐蚀性和耐蚀性，低的析氧电位、寿命长、不易溶解，作为电极材料具有良好的催化活性和与催化剂的相容性。Ti407在高电流密度、高酸条件下不钝化不腐蚀而优于石墨和钛金属，已作为电极用于电积锌，金属回收，电解氧化锰，金属箔生产以及印刷线路板蚀刻液的回收处理再利用。本专利技术的目的在于克服钛、铅电极板内阻较大的不足，而提供一种高导电、耐腐蚀的铜基亚氧化钛电极板，该种铜基亚氧化钛电极板可用作电积锌，金属回收，电解氧化锰等电化学过程中的极板。
技术实现思路
本法的目的在于提供一种铜基亚氧化钛电极板，所述铜基亚氧化钛电极板由铜金属板载体和处于铜金属板表面的亚氧化钛薄膜，亚氧化钛薄膜的主要成分为Ti407、Ti02，Ti407含量不低于亚氧化钛薄膜总质量的50%。优选的，本专利技术所述亚氧化钛的薄膜厚度为70~150 μπι。本法的另一目的在于提供所述铜基亚氧化钛电极板的制备方法，具体包括以下步骤: (1)对铜金属板载体进行清洗、喷砂处理； (2)在铜基载体表面采用等离子喷涂法制备亚氧化钛薄膜，将Ti407粉末熔化后喷涂到铜金属板载体表面上得到高导电性的亚氧化钛薄膜。优选的，本专利技术步骤(1)所述喷砂处理中砂(石英砂)的粒度为100~500 μπι。优选的，本专利技术步骤(2)中等离子喷涂法中:保护气为氩气和氮气，氮气流速为1800~2000L/h，氩气流速为1800~2000/h，喷涂功率为32~36kW，送粉电位为12~16V，喷涂距离为10~14cm，喷射角为90°。优选的，本专利技术步骤(3)中亚氧化钛粉末的粒度为微米级，粒径在1~100 μπι之间。本专利技术所述清洗为常规清洗，依次用碱、硝酸、清水进行清洗。本专利技术所述铜基亚氧化钛电极可用作高能铅酸蓄电池正极板栅、双极性电池极板和湿法冶金等领域电极材料。本专利技术的有益效果: 和现有技术相比，本专利技术采用等离子喷涂将亚氧化钛粉末喷涂到铜金属板载体表面，由于铜的内阻小，可以降低再生产过程中的电损，达到节能的目的；密度比铅合金的小，减轻搬运的负担；铜的价格比钛合金、铅合金的低，可以大大降低原材料的成本。本专利技术采用的工艺较为简单，直接在铜金属板载体表面进行喷涂，即可获得与铜金属板结合良好、高导电、机械强度高和耐蚀性好的亚氧化钛薄膜，该铜基亚氧化钛板可用于电积锌，金属回收，电解氧化锰，金属箔生产以及印刷线路板蚀刻液的回收处理再利用，还可用作高能铅酸蓄电池正极板栅、双极性电池极板和其他相关电化学极板。【附图说明】图1是铜基亚氧化钛制备流程示意图。图2是实施例1 (a)、2 (b)、3 (c)制备的亚氧化钛薄膜的XRD图谱。图3是实施例1 (a)、2 (b)、3 (c)制备的亚氧化钛薄膜的SEM图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1 (1)将电解铜板进行清洗，用碱液(lmol/L)浸泡铜板20min除油，再用10%的HN03S液进行室温超声清洗5min，取出用水清洗后浸泡于无水乙醇溶液中；晾干后进行喷砂处理(石英砂的粒度为500 μ m)，获得表面粗化的铜基板1。(2)采用等离子喷涂法在表面粗化的铜基板上制备亚氧化钛薄膜2:将表面粗化的铜基板固定在工作架上，将粒径范围为20~50 μ m的Ti407粉末放入送粉器中，设定氮气流速为2000L/h，氩气流速为2000L/h，喷涂功率为36kW，送粉电位为16V，喷涂距离为10cm，检查设备设定参数无误和送粉器送粉均匀连续后，点击电脑上预先编程好的喷涂路径进行喷涂，利用亚氧化钛和铜之间良好的结合力获得高导电性、机械性能好的铜基亚氧化钛电极板。(3)对喷涂的亚氧化钛薄膜进行物相表征，从图2 (a)薄膜的XRD图谱可知分析，以1102和Ti 407的衍射峰为主，对薄膜的成分进行定量分析，可知Ti 407的含量为61.5%，1102的含量和Ti407的含量比较接近；从图3 (a)的SEM分析可知，该亚氧化钛薄膜厚度为110 μ m，且致密，铜基和亚氧化钛薄膜结合良好；因此采用此专利技术可制备出高导电、机械性强的铜基亚氧化钛薄膜。实施例2 (1)将电解铜板进行清洗，用碱液(lmol/L)浸泡铜板20min除油，再用10%的HN03S液进行室温超声清洗5min，取出用水清洗后浸泡于无水乙醇溶液中；晾干后进行喷砂处理(石英砂的粒度为300 μ m)，获得表面粗化的铜基板1。(2)采用等离子喷涂法在表面粗化的铜基板上制备亚氧化钛薄膜2:将表面粗化的铜基板固定在工作架上，将粒径范围为40~70 μ m的Ti407粉末放入送粉器中，设定氮气流速为1900L/h，氩气流速为1900L/h，喷涂功率为32kW，送粉电位为14V，喷涂距离为14cm，检查设备设定参数无误和送粉器送粉均匀连续后，点击电脑上预先编程好的喷涂路径进行喷涂，利用亚氧化钛和铜之间良好的结合力获得高导电性、机械性能好的铜基亚氧化钛电极板。(3)对喷涂的亚氧化钛薄膜进行物相表征，从图2 (b)薄膜的XRD图谱可知分析，以1102和Ti 407的衍射峰为主，对薄膜的成分进行定量分析，可知Ti 407的含量为69.3%，Ti 407的含量比较高；从图3(b)的SEM分析可知，该亚氧化钛薄膜厚度为80 μ m，且致密，铜基和亚氧化钛薄膜结合良好；因此采用此专利技术可制备出高导电、机械性强的铜基亚氧化钛薄膜。实施例3 (1)将电解铜板进行清洗，用碱液(lmol/L)浸泡铜板20min除油，再用10%的HN03S液进行室温超声清洗5min，取出用水清洗后浸泡于无水乙醇溶液中；晾干后进行喷砂处理(石英砂的粒度为100 μ m)，获得表面粗化的铜基板1。(2)采用等离子喷涂法在表面粗化的铜基板上制备亚氧化钛薄膜2:将表面粗化的铜基板固定在工作架上，将粒径范围为60~90 μ m的Ti407粉末放入送粉器中，设定氮气流速为1800L/h，氩气流速为1800L/h，喷涂功率为34kW，送粉电位为15V，喷涂距离为12cm，检查设备设定参数无误和送粉器送粉均匀连续后，点击电脑上预先编程好的喷涂路径进行喷涂，利用亚氧化钛和铜之间良好的结合力获得高导电性、机械性能好的铜基亚氧化钛电极板。(3)对喷涂的亚氧化钛薄膜进行物相表征，从图2 (c)薄膜的XRD图谱可知分析，以11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜基亚氧化钛电极板，其特征在于：所述铜基亚氧化钛电极板由铜金属板载体和处于铜金属板表面的亚氧化钛薄膜，亚氧化钛薄膜的主要成分为Ti4O7、TiO2，Ti4O7含量不低于亚氧化钛薄膜总质量的50%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周生刚，郭晓亮，曹勇，张能锦，牛永胜，许健，张俊，竺培显，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53