本发明专利技术公开了一种电解二氧化锰生产用高变形抗力钛阳极的制备方法。该方法为将纯钛波纹板等距悬吊或用夹具夹紧限制悬吊至立式真空炉内，采用梯度双温加热，即先在400‑650℃加热2~8小时，再梯度加热至900‑1000℃保温10‑90min，获得完全再结晶组织形态，然后真空密封随炉缓冷至室温出炉；再进行喷砂或喷丸和清洗。本发明专利技术制备的钛阳极板具有较高的屈服强度、硬度、疲劳强度等，服役2‑3年基本不产生变形，能有效克服EMD生产中钛阳极板易变形导致的短路、产品质量不稳定的障碍，能缩短目前EMD行业安全极间距10‑15mm，增加单槽钛阳极板1‑2块，提高导电面积与通电电流实现年增产10‑14%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化生产领域，涉及一种电解二氧化锰（EMD）生产用高变形抗力钛阳极板的制备方法。技术背景国内外电解二氧化锰生产中，采用的阳极极板材料主要有石墨、纯钛、四元钛合金及含Ti-Mn渗层钛基合金四种。石墨电极寿命短、生产的产品质量差，属于早期阳极材料，现已基本弃用。纯钛阳极凭借材料强度较高、韧性好、耐腐蚀性能优异一直是近年来电解二氧化锰生产用的主流阳极材料，但是，工作过程中极板表面易被钝化，生成稳定性高、导电性低的TiO2层，阳极过电位升高，造成单槽产量低、能耗高，且极板易变形存在短路隐患、装槽困难等障碍。近年来在节能减排理念下，上海某大型专业研究所研究出的Ti-Mn-Cr-Fe四元钛合金（CN 91107417.1,US 5733428），在我国电解二氧化锰行业开展了推广应用工作，但是，由于钛四元合金的材料成本和极板制备成本过高，并且，合金的焊接及其它加工性能不好，难以进行大型阳极极板的焊接组装；而且，板材轧制性能差，制约了大板的批量生产；开发的新材料脆性大，剥离产品时施以的冲击载荷致使极板的寿命很低。湖南泰阳新材料有限公司研制出的钛锰涂层钛阳极材料（CN101603180A、CN101694001A）理论研究发现，带Ti-Mn表面渗层的钛基阳极极板具有优异的抗钝化能力，可承受的电流密度范围大；由于电解液与阳极极板的浸润性得到很大的改善，槽电压和阳极过电位显著降低，节能效果明显，因而受到国际同行的广泛关注。目前电解二氧化锰阳极材料以纯钛阳极、钛锰钛基阳极材料各分秋色，尽管钛锰钛基阳极材料凭借良好的电化学性能潜力正逐步打入市场，纯钛阳极仍然以其高耐腐蚀性能与高使用寿命占据一定的市场份额。加上近年来国内依靠钛资源世界第一的优势，不断引进更新海绵钛的生产技术，使得海绵钛成本大幅度下降，纯钛板材价格随之下降，这使得纯钛阳极材料的使用更具市场优势，但是目前国内纯钛轧制与真空退火技术仍不稳定导致板材存在一定的性能差异，轧制过程变形量不一致加上退火的温度不均匀导致组织、性能不一致，而 EMD钛阳极板服役在高酸环境下，且产品剥离过程钛阳极板需要承受较大的冲击载荷，导致局部出现变形或因变形导致一系列的生产障碍是钛阳极板亟待解决的问题。纯钛阳极的易变形带来的生产安装困难、短路安全隐患、安全距离过宽导致产品产量不高是纯钛阳极使用的主要弊端，因此，解决纯钛阳极易变形问题是其在EMD行业继续发挥价值的主要瓶颈，保证极板耐腐蚀性能与使用寿命的同时提高极板的抗变形能力、缩小安全极间距离、增加单槽阳极板数量以实现增产提高经济效益是同行业研究的方向和目标。
技术实现思路
鉴于以上电解二氧化锰行业钛阳极存在的生产问题结合国内钛材的生产状况，本专利技术提供一种电解二氧化锰生产用高变形抗力钛阳极材料，解决电解二氧化锰用钛阳极的变形障碍，满足电解二氧化锰高效高能要求，同时通过本专利技术减小或消除钛材生产带来的性能不均一弊端。本专利技术的技术方案为：将纯钛波纹板置于立式真空炉内， 采用梯度双温加热，即先在300~700℃加热2~8小时，再梯度加热至900~1000℃保温10~90min，梯度双温加热能够保证均匀受热，同时进一步脱氢降低板材氢脆趋势、分解脱除表面油污及氧化物提高表面质量，获得完全再结晶组织形态，然后在低于550℃下真空密封随炉冷却至50℃以下（优选室温）出炉；最后进行喷砂或喷丸和清洗，即得到表面粗糙度Ra为0.9~1.1μm的钛阳极板。进一步地，纯钛波纹板为TA1或TA2。进一步地，立式真空炉内的放置方式为等距悬吊或用夹具夹紧限制悬吊。进一步地，喷砂采用白刚玉砂，白刚玉砂的粒度优选80~120目，白刚玉砂喷砂工艺能够细化表面晶粒，提高表面硬度与疲劳抗力。进一步地，所述的清洗包括碱洗、酸洗和水洗。本专利技术的有益效果在于：本专利技术制备的钛阳极板具有较高的屈服强度、硬度、疲劳抗力等，相对原始纯钛阳极屈服强度增加40-80Mpa, 硬度提高10-20HRB，延伸率仍有15-20%。该专利技术的钛阳极板能服役2-3年基本不产生变形，能有效克服EMD生产中钛阳极板易变形导致的短路、产品质量不稳定的障碍，缩短目前EMD行业的安全极间距10-15mm，增加单槽钛阳极板1-2块，提高导电面积与通电电流实现年增产10-14%，间接实现节能高效的目的，该制备方法工艺稳定且不受尺寸限制，同时能解决国内钛材退火不均匀导致的性能不稳定问题，能实现大型钛阳极板的批量生产。附图说明图1为本专利技术实施的工艺流程框图。具体实施方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。实施例1本实施例以1.5mm厚退火态TA1板为基材，经过机械压制成一定形状波纹板，整形后按每炉16片等距悬吊置于立式真空炉内热处理，采用梯度双温加热，先加热至600℃保温4小时，接着经过梯度升温至最高温980℃保温30min，随及冷却并在低于550℃真空密封随炉缓冷至室温出炉。再采用粒度120目白刚玉砂将热处理板进行高能喷砂获得表面粗糙度Ra约1μm，最后碱洗净化除油、酸洗中和与活化、清洗即可。将此电极极板按生产要求组装放在H2SO4-MnSO4体系溶液中进行开槽试验，电流密度为100A/m2，电解液酸度为35.00～37.00g/l，电解温度为97~99℃，得出本专利技术的抗变形阳极板的电化学性能比原纯钛阳极基本持平；将本专利技术钛阳极板与原纯钛阳极板分别取样于溶度为80.00g/l H2SO4溶液浸泡对比试验，其失重率基本持平，说明本专利技术制备的高变形抗利钛阳极对电化学性能与耐腐蚀性能无明显损伤，但是其抗变形力学性能指标上升明显，具有明显的生产安装与预防短路安全优势，缩短装槽时间与整形工序，极板无变形而MnO2产品结晶稳定，极板抗冲击能力显著提高，可直接用于电解生产。实施例2本实施例以1.5mm厚退火态TA1板为基材，经过机械压制成一定形状波纹板，用夹具将20片波纹板夹紧悬吊置于立式真空炉内热处理，采用梯度双温加热，先加热至300℃加热保温6小时，接着经过梯度升温至最高温960℃保温60min，随及冷却并在低于550℃真空密封随炉缓冷至室温出炉。再采用粒度120目白刚玉砂将热处理板进行高能喷砂获得表面粗糙度Ra约1μm，最后碱洗净化除油、酸洗中和与活化、清洗即可。将此电极极板按生产要求组装放在H2SO4-MnSO4体系溶液中进行开槽试验，电流密度为100A/m2，电解液酸度为35.00～37.00g/l，电解温度为97~99℃，得出本专利技术的抗变形阳极板的电化学性能比原纯钛阳极基本持平；将本专利技术钛阳极板与原纯钛阳极板分别取样于溶度为80.00g/l H2SO4溶液浸泡对比试验，其失重率基本持平，说明本专利技术制备的高变形抗利钛阳极对电化学性能与耐腐蚀性能无明显损伤，但是其抗变形力学性能指标上升明显，具有明显的生产安装与预防短路安全优势，缩短装槽时间与整形工序，极板无变形而MnO2产品结晶稳定，极板抗冲击能力显著提高，可直接用于电解生产。实施例3本实施例以1.5mm厚退火态TA1板为基材，经过机械压制成一定形状波纹板，用夹具将8片波纹板夹紧悬吊置于立式真空炉内热处理，采用梯度双温加热，先加热至700℃加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解二氧化锰生产用高变形抗力钛阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将纯钛波纹板置于立式真空炉内， 采用梯度双温加热，即先在300~700℃加热2~8小时，再梯度加热至900‑1000℃保温10‑90min，获得完全再结晶组织形态，然后在低于550℃下真空密封随炉冷却至50℃以下出炉；最后进行喷砂或喷丸和清洗，即得到表面粗糙度Ra为0.9~1.1μm的钛阳极板。
【技术特征摘要】
1.一种电解二氧化锰生产用高变形抗力钛阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将纯钛波纹板置于立式真空炉内， 采用梯度双温加热，即先在300~700℃加热2~8小时，再梯度加热至900-1000℃保温10-90min，获得完全再结晶组织形态，然后在低于550℃下真空密封随炉冷却至50℃以下出炉；最后进行喷砂或喷丸和清洗，即得到表面粗糙度Ra为0.9~1.1μm的钛阳极板。2.根据权利要求1所述的电解二氧化锰生产用高变形抗力钛阳极的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李擎，陈奇志，肖逸锋，肖启振，万维华，何进，
申请(专利权)人：湖南新发科技有限责任公司，广西有色金属集团汇元锰业有限公司，湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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