一种钛阳极板及其制备方法与用途技术

本发明专利技术涉及一种钛阳极板及其制备方法与用途，所述制备方法包括如下步骤：(1)对钛板进行退火处理，得到退火钛板；(2)打磨步骤(1)所得退火钛板，酸洗，得到酸洗钛板；(3)酸蚀步骤(2)所得酸洗钛板，得到预处理钛板；(4)均匀涂覆稀有金属涂层溶液于步骤(3)所得预处理钛板，烘干焙烧，得到所述钛阳极板。本发明专利技术通过对钛板退火处理提高了形状稳定性与一致性，通过酸蚀前的酸洗浸泡钛板，增加了涂层的结合力，提高了表面涂覆的均匀性，制备得到了具有电解稳定性的阳极板，从而保证了电解的纯度。从而保证了电解的纯度。从而保证了电解的纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种钛阳极板及其制备方法与用途


[0001]本专利技术属于阳极板领域，涉及一种钛阳极板的制备方法，尤其涉及一种钛阳极板及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体用芯片尺寸已经缩小到纳米级别，传统的铝及铝合金互连线已经不能够满足超大规模集成电路工艺制程的需求。与铝相比，铜具有更高的抗电迁移能力和更高的电导率，尤其是纯度在6N以上的超高纯铜板，对于降低芯片互连线电阻、提高其运算速度具有重要意义。但是在28nm工艺节点以下，超高纯铜的电迁移问题较为严重，通过在超高纯铜中添加微量锰元素能够形成自扩散阻挡层从而可以有效降低电迁移。金属锰的提炼方式主要采用电解法，阳极板是电解锰生产过程中的重要设备，制备有益于电解高纯锰的阳极板是半导体工艺中的关键技术。
[0003]CN 101285201A公开了一种电解锰阳极板及其生产方法，由石墨粉、玻璃或高岭土、银粉、锡粉、铅粉、硼砂和水混合压模，高温碳化制成。该阳极板采用以石墨为主要材料，配以其它辅料制成，其生产成本低，使用寿命长，阳极泥量微，电效率高，抗氧化、抗腐蚀和机械强度好，可以提高电解锰的产量，降低电解锰的生产成本。
[0004]CN 105755509A公开了一种电解锰阳极板及其制造方法，阳极板成分的质量百分比如下：银0.08
‑
0.12％、锡2
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4％、锑1
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3％、镧系混合稀土0.02
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0.04％，其余为铅。阳极板的制造方法，包括以下步骤：银/>‑
锡中间合金、镧系混合稀土
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铅中间合金的冶炼；合金的熔炼；熔炼好的合金浇注成毛板，经过碾压、剪切、冲孔处理。该电解锰阳极板制造工艺较简单，制造成本低，阳极板的机械性能高，使用寿命长，同时降低析氧电位，降低了槽压，减少生产能耗。
[0005]CN 107419296A公开了一种高导电长寿命电解锰用栅栏型阳极板的制备方法，制备方法包括进行铝基材表面处理、制备铝基铅合金高导电复合阳极棒、进行铝基铅合金高导电复合阳极棒表面铅合金晶界处理、组装栅栏型阳极板、制备阳极板表面纳米聚苯胺防腐层五个步骤。制备得到的高导电长寿命电解锰用栅栏型阳极板导电性能好，耐腐蚀性强，能有效解决湿法电解锰过程中电流效率低和和阳极腐蚀速率快等问题，大大延长阳极板的使用寿命，显著降低生产成本。
[0006]以上现有技术中均公开了制备锰的阳极板，并提高了阳极板的性能，但CN101285201A采用石墨电解，因为其在电解中容易膨胀、脱落而降低了电解锰的纯度。CN 105755509A和CN 107419296A公开的阳极板由铅系合金制作，生产成本较高，寿命较短，生产过程中清渣周期短，电阻大，耗电高，机械强度差，容易变形，在电解过程中二价铅离子容易在沉积析出，降低了电解锰的纯度。
[0007]因此，如何克服传统石墨和铅合金阳极板的缺陷，在不引入新杂质的条件下，制备得到能够提高电解锰的纯度的阳极板，同时还能够提高电流效率和降低能耗，是急需解决的问题。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种钛阳极板及其制备方法与用途。所述制备方法通过对钛板进行退火处理、酸洗浸泡以及在钛板的表层涂覆单稀有金属的涂层，制备得到了具有高电流效率、低能耗，且电解纯度高的钛阳极板。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种钛阳极板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0010](1)对钛板进行退火处理，得到退火钛板；
[0011](2)打磨步骤(1)所得退火钛板，酸洗，得到酸洗钛板；
[0012](3)酸蚀步骤(2)所得酸洗钛板，得到预处理钛板；
[0013](4)均匀涂覆稀有金属涂层溶液于步骤(3)所得预处理钛板，烘干焙烧，得到所述钛阳极板。
[0014]本专利技术步骤(1)所述退火处理能够消除钛板中的残存应力，提高了钛板的形状稳定性与一致性。通过步骤(2)所述酸洗，增加了钛板表面的微孔结构，从而增加了钛板与涂层之间结合力，提高了表面涂覆的均匀性，有效避免了涂层在电解过程中的脱落，使最终所得钛阳极板具有高的电解纯度。
[0015]优选地，步骤(1)所述退火处理的温度为500
‑
600℃，例如可以是500℃、520℃、550℃、570℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为540
‑
580℃。
[0016]优选地，步骤(1)所述退火处理的时间为15
‑
60min，例如可以是15min、20min、30min、35min、40min或60min，不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为30
‑
40min。
[0017]优选地，步骤(2)所述酸洗所用酸洗液包括盐酸和/或硝酸。
[0018]优选地，所述酸洗液的质量浓度为5
‑
10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(2)所述酸洗的时间为4
‑
10h，例如可以是4h、6h、8h、9h或10h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(3)所述酸蚀的温度为90
‑
120℃，例如可以是90℃、100℃、105℃、110℃或120℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(3)所述酸蚀的时间为2
‑
4h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h或4h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(3)所述酸蚀所用溶液为质量浓度5
‑
15％的草酸，例如可以是5％、7％、10％、12％或15％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(4)所述稀有金属涂层溶液包括粘结剂、水与稀有金属盐。
[0024]优选地，所述粘结剂、水与稀有金属盐的质量比为(30
‑
40):(3
‑
7):1，例如可以是30:7:1、30:3:1、35:4:1、38:5:1、39:6:1、40:7:1或40:3:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为(35
‑
38):(4
‑
6):1。
[0025]优选地，所述粘结剂包括乙二醇聚酯、丙二醇聚酯或季戊四醇聚酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括乙二醇聚酯与丙二醇聚酯的组合，乙二醇聚酯与季戊四醇聚酯的组合，丙二醇聚酯与季戊四醇聚酯的组合，或乙二醇聚酯、丙二醇聚酯与季戊四醇聚酯的组合。
[0026]优选地，所述稀有金属盐包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛阳极板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)对钛板进行退火处理，得到退火钛板；(2)打磨步骤(1)所得退火钛板，酸洗，得到酸洗钛板；(3)酸蚀步骤(2)所得酸洗钛板，得到预处理钛板；(4)均匀涂覆稀有金属涂层溶液于步骤(3)所得预处理钛板，烘干焙烧，得到所述钛阳极板。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述退火处理的温度为500
‑
600℃，优选为540
‑
580℃；优选地，步骤(1)所述退火处理的时间为15
‑
60min，优选为30
‑
40min。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述酸洗所用酸洗液包括盐酸和/或硝酸；优选地，所述酸洗液的质量浓度为5
‑
10％；优选地，步骤(2)所述酸洗的时间为4
‑
10h。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述酸蚀的温度为90
‑
120℃；优选地，步骤(3)所述酸蚀的时间为2
‑
4h；优选地，步骤(3)所述酸蚀所用溶液为质量浓度5
‑
15％的草酸。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述稀有金属涂层溶液包括粘结剂、水与稀有金属盐；优选地，所述粘结剂、水与稀有金属盐的质量比为(30
‑
40):(3
‑
7):1，优选为(35
‑
38):(4
‑
6):1；优选地，所述粘结剂包括乙二醇聚酯、丙二醇聚酯或季戊四醇聚酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述稀有金属盐包括钌盐、铱盐或铑盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为钌盐；优选地，步骤(4)所述含稀有金属涂层溶液的质量为钛板质量的5
‑
9wt％；优选地，步骤(4)所述烘干的温度为90
‑
120℃；优选地，步骤(4)所述烘干的时间为15
‑
20min；优选地，步骤(4)所述焙烧的温度为480
‑
560℃；优选地，步骤(4)所述焙烧的时间为15
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，郭廷宏，潘杰，王学泽，章晨，
申请(专利权)人：宁波创致超纯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：