钛氧化物基陶瓷电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛氧化物基陶瓷电极，所述陶瓷电极由马格涅列相钛氧化物（TinO2n-1，4≤n≤10）、或其与元素掺杂项组成，以及制备改陶瓷电极的制备方法，本发明专利技术方法制备的陶瓷电极具有耐腐蚀性强、耐磨性好、电导率高、成本低、对人体无毒无害等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子器件领域，特别涉及一种钛氧化物基陶瓷电极及其制备方法。
技术介绍
便携式和可穿戴式设备通常由电池供电，这些电池的电量可以支持设备1-5天的运转。当电池使用完毕时，通常需要用外接电源给电池充电。随着人们对设备的使用越来越频繁，电池的充电频率也越来越高，这对充电用外接电源与上述电子设备连接的可靠性提出了挑战。一般的便携式设备和可穿戴设备是利用镀金的铜柱做为电极与外接电源接触并连接。这种电极的耐磨性和耐腐蚀性不能满足充电频次变高的要求。此外，在电极接触皮肤的可穿戴设备的日常使用中，皮肤上的汗液会导致正负电极间的短路，从而加速电极的腐蚀。电极的腐蚀与磨损导致电极导电性能的下降、损耗的上升，降低了充电效率。因此，开发耐人体汗液腐蚀性好、低成本，耐磨性好的电极对便携式和可穿戴设备的应用具有重要意义。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种耐腐蚀性好、耐磨性好、低成本的钛氧化物基陶瓷电极及其制备方法。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钛氧化物基陶瓷电极，所述陶瓷电极由马格涅列相钛氧化物（TinO2n-1，4≤n≤10）、或其与其他元素掺杂项组成。作为本专利技术的进一步改进，所述马格涅列相钛氧化物为Ti4O7或Ti5O9。作为本专利技术的进一步改进，所述元素掺杂项为La，Ce，Pr，Nd，Sm或Gd。一种如上述所述的钛氧化物基陶瓷电极的制备方法，包括以下步骤：1）粉体研磨：对马格涅列相钛氧化物粉体或其掺杂相进行球磨破碎，其中球磨速度为300-800转/分钟，球磨时间为20分钟-6小时；2）粉体过筛：将上述粉体过100-300目筛，以去除上述粉体中的较大颗粒并使其保持蓬松和良好流动性状态；3）粉体成型：根据实际需要选择电极模具，采用冷等静压方法压制电极生坯。其中冷等静压压强为120-200Mpa，压制时间为2-10min，电极形状为圆柱状、圆片状、长条状、圆台状、圆锥状；4）电极烧结：将上述电极生坯置于真空烧结炉中进行高温真空烧结，其中烧结过程中电极周围本底真空度小于5Pa，烧结温度为1200-1300℃，高温保温时间为20-120min，升降温速率为2-10℃/min。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2）之前进行粉体造粒步骤：将粉体放入混料罐中加入适量的粘合剂，快速搅拌5-15min即完成材料的造粒过程；作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1）中的球磨罐和磨珠材质为氧化锆、玛瑙或者不锈钢中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述粘合剂为硅溶胶，加入量为粉体质量的3%-8%。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法制备的的陶瓷电极具有耐腐蚀性强、耐磨性好、电导率高、成本低、对人体无毒无害等特点。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。实施例1、长条状Ti4O7陶瓷电极制备：1）粉体研磨：首先将35ml纯度大于95%的Ti4O7粉体置于100ml玛瑙球磨罐中，并加入体积约为35ml的玛瑙珠和适量酒精，在行星球磨机中以500转/分钟的速度球磨4h；2）粉体造粒：将上述粉体放入100ml混料罐中并加入粉体质量3%硅溶胶作为粘合剂进行造粒，其中搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为5分钟；3）粉体过筛：将上述粉体过150目筛，以去除上述粉体中的较大颗粒并使其保持蓬松和良好流动性状态。4）粉体成型：首先将0.6g粉体装入长*宽为18*4mm的长条状模具中，采用粉末压片机使粉体进行初步成型，其中压片机施加到样品表面的压强为100Mpa，保持时间为5分钟。然后将上述生坯置于冷等静压机中200MPa压强下压制10分钟以得到目标生坯;5）电极烧结：将上述电极生坯置于真空烧结炉中进行高温真空烧结，其中烧结过程中电极周围本底真空度为1Pa，烧结温度为1300℃，高温保温时间为50min，升温速率为2℃/分钟，降温速率为10℃/分钟。所制备的陶瓷电极具有良好的电子导电性（室温下电导率为1204S/cm）、良好的耐腐蚀性（pH值为4.7的人工汗液中加5V电压腐蚀5h未观察到明显的腐蚀现象）、较强的耐磨性（维氏硬度大于200Hv）及对人体无毒无害的特点。实施例2、圆柱状Nd掺杂Ti5O9陶瓷电极制备：1）粉体研磨：首先将35ml纯度大于95%的Nd掺杂Ti4O7粉体置于100ml玛瑙球磨罐中，并加入体积约为35ml的玛瑙珠和适量酒精，在行星球磨机中以800转/分钟的速度球磨1h。其中Nd掺杂量为Ti5O9中Ti摩尔质量的1%。2）粉体造粒：将上述粉体放入100ml混料罐中并加入粉体质量8%硅溶胶作为粘合剂进行造粒，其中搅拌速度为700转/分钟，搅拌时间为15分钟；3）粉体过筛：将上述粉体过250目筛，以去除上述粉体中的较大颗粒并使其保持蓬松和良好流动性状态。4）粉体成型：首先将1.0g粉体装入直径为6mm的长条状模具中，采用粉末压片机使粉体进行初步成型，其中压片机施加到样品表面的压强为100Mpa，保持时间为5分钟。然后将上述生坯置于冷等静压机中150MPa压强下压制3分钟以得到目标生坯;5）电极烧结：将上述电极生坯置于真空烧结炉中进行高温真空烧结，其中烧结过程中电极周围本底真空度为4Pa，烧结温度为1200℃，高温保温时间为120分钟，升温速率为2℃/分钟，降温速率为10℃/分钟。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛氧化物基陶瓷电极，其特征在于：所述陶瓷电极由马格涅列相钛氧化物（TinO2n‑1，4≤n≤10）、或其与元素掺杂项组成。

【技术特征摘要】
1.一种钛氧化物基陶瓷电极，其特征在于：所述陶瓷电极由马格涅列相钛氧化物（TinO2n-1，4≤n≤10）、或其与元素掺杂项组成。
2.根据权利要求1所述的钛氧化物基陶瓷电极，其特征在于：所述马格涅列相钛氧化物为Ti4O7或Ti5O9。
3.根据权利要求1所述的钛氧化物基陶瓷电极，其特征在于：所述元素掺杂项为La，Ce，Pr，Nd，Sm或Gd。
4.一种如权利要求1所述的钛氧化物基陶瓷电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）粉体研磨：对马格涅列相钛氧化物粉体或其掺杂相进行球磨破碎，其中球磨速度为300-800转/分钟，球磨时间为20分钟-6小时；
2）粉体过筛：将上述粉体过100-300目筛，以去除上述粉体中的较大颗粒并使其保持蓬松和良好流动性状态；
3）粉体成型：根据实际需要选择电极模具，采用冷等静压方法压制电极生坯，其中冷等...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞胜利，赵程，沈湘黔，潘铁政，陈涛，范景波，
申请(专利权)人：苏州攀特电陶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32