一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料，属于湿法冶金和电化学冶金技术领域。基体金属板材的外表面依次涂覆有中间层二硼化钛和表面活性涂层，中间层二硼化钛的厚度为0.5～3μm，表面活性涂层的厚度为0.2～1mm。基体金属板材为钛板材或铝板材(纯铝、纯钛、铝合金板或钛合金板)，厚度为0.5～5mm。表面活性涂层的材料为铅、锰以及稀土元素氧化物组成的多元体系涂层，具体成分的为二氧化铅70～90wt%，二氧化锰10～30wt%，稀土氧化物0.1～5.0wt%。该合电极板界具有面结合性好、导电性能好、耐蚀性好、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料，属于湿法冶金和电化学冶金
。基体金属板材的外表面依次涂覆有中间层二硼化钛和表面活性涂层，中间层二硼化钛的厚度为0.5～3μm，表面活性涂层的厚度为0.2～1mm。基体金属板材为钛板材或铝板材(纯铝、纯钛、铝合金板或钛合金板)，厚度为0.5～5mm。表面活性涂层的材料为铅、锰以及稀土元素氧化物组成的多元体系涂层，具体成分的为二氧化铅70～90wt%，二氧化锰10～30wt%，稀土氧化物0.1～5.0wt%。该合电极板界具有面结合性好、导电性能好、耐蚀性好、成本低等优点。【专利说明】一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料
本专利技术涉及一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料，属于湿法冶金和电化学冶金
。
技术介绍
有色金属的提取是全国重要的支柱产业。湿法电解(电沉积)是有色金属提取领域的主要方法和未来发展方向之一。电极是湿法电解(电沉积)中的关键材料，称之为电化学体系的“心脏”。因此，电极材料的选择和制备一直是湿法电解工业和电化学工业的一个难题和竞相研究的重要课题。目前用于湿法冶金的不溶性阳极材料主要以铅基合金电极(简称铅电极)和钛基涂层电极(简称钛电极)为主，然而铅的内阻大、析氧电位高、电能消耗大、质量重以及易溶解，不仅电极消耗大，且污染电解液和阴极析出产品，导致阴极电沉积产品中的杂质铅含量增加；而钛电极的内阻大，是其作为电极材料的主要缺陷，且钛电极主要以铱、钌、钽等稀贵金属氧化物作为活性催化涂层原料，不仅成本昂贵，且在硫酸电解过程中涂层易脱落失效。纵观国内外的研究现状可以看出，人们对新型电极材料开展了广泛而深入的研究，同时对涂层电极材料的基体的选择主要集中在钢、不锈钢、铝、塑料、陶瓷等材料上，且取得了阶段性的成果，为其工业应用和其它金属电极的开发奠定了理论指导和技术依据。铝因为其良好的导电性，以及即使在电沉积过程中被浸蚀也不会毒化电解液、污染阴极析出产品，因此铝基体受到了研究者们的广泛关注。然而，所有的研究均未能解决在长期电沉积过程中新生态氧原子和酸液沿着涂层孔隙扩散到基体表面形成氧化物绝缘层或基体被浸蚀使阳极失效的问题。因此，如何进一步的提升新型电极的性能，就需从如何降低涂层电极基体的电阻率，同时保护低电阻率的基体在电沉积过程中不被浸蚀的问题入手。受到钛基贵金属氧化物涂层(DSA)的启发，人们试图在钛基体表面涂覆铅、锰氧化物作为表面催化活性涂层的新型钛电极，以此降低钛电极的成本和拓宽其在析氧型的硫酸体系中应用。然而，该电极使用时，硫酸体系中强氧化型溶液会通过涂层的孔洞浸蚀到钛基表面生成二氧化钛钝化层，致使钛基体与涂层间的内阻增大，电极性能下降。为此，有研究者在钛基体氧化铅外涂层间用热分解法、化学镀法覆镀一层Sn02+Sb203中间过渡层，以解决钛基体表面被浸蚀钝化的问题。然而，Sn02+Sb203镀层仍然存在内阻过大，而导致电极槽电压较高的问题，可以测得Sn02+Sb203最小配比电阻值是TiB2的18倍。因此，要进一步提高钛/ 二氧化铅涂层电极的性能，则需从降低中间过渡层的内阻入手。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料，该复合材料的内阻小、耐蚀性强、导电性能好。本专利技术的复合材料的结构为:如图1所示，基体金属板材I的外表面依次涂覆有中间层二硼化钛2和表面活性涂层3，中间层二硼化钛2的厚度为0.5?3 μ m，表面活性涂层3的厚度为0.2~1_。所述基体金属板材I为钛板材或铝板材(纯铝、纯钛、铝合金板或钛合金板)，厚度为 0.5 ~Smnin所述表面活性涂层3的材料为铅、锰以及稀土元素氧化物组成的多元体系涂层，具体成分的为二氧化铅70~90wt%，二氧化锰10~30wt%，稀土氧化物0.1~5.0wt%。所述中间层二硼化钛2的涂覆方法为热轧-热压扩散焊接、电弧(或氧乙炔)喷涂、喷射沉积、离子束溅射等方法；表面活性涂层3是采用电镀方法制备的。钛作为电极的基体，由于其具有的阳极尺寸稳定、工作电压低、耐蚀性好、电解反应稳定性好以及自身所具有的“阀金属”等诸多优点而被广泛的应用于湿法冶金、环保、氯碱以及化工等工业领域中；铝作为电极材料，主要是由于其低的电阻率，但由于其的易溶解性，而限制了其的广泛应用，目前仅在一些湿法冶金、环保、氯碱以及化工等工业领领域被用作负极材料。在复合材料中，中间过渡层TiB2既是作为内芯金属的防腐保护层和电子传输层，不仅避免了因基体在电解过程不被电解液浸蚀和电解过程中产生的氧离子发生反应而导致的涂层失效，而且中间过渡层的选择可实现基体、涂层与其形成固溶体，形成了连续、稳定的结合状态，间接地增强了涂层与基体的结合强度，防止了涂层的脱落失效，保证了涂层的使用寿命。同时，中间过渡层TiB2的低电阻率为电极内电子的快速转移和材料间的结合强度提供了可靠的保障。而且，材料结构的改变对电极电流的传输方式也产生了一定影响，其可充分发挥内芯金属优异电化学性质，以其作为电极的集流载体和导电通道，结合具有优异导电性能的中间层，可起到降低电极内阻、加快电子在电极中的传输速度、降低电极电位和均化电流分布的作用.复合电极材料是未来湿法冶金、电化学工业研究开发和应用的发展方向，本专利技术对新型梯度复合电极进行深入仔细地探索，节能型高性能的新型电极材料的发展开辟一条新途径，这不仅为设计和制备新`型梯度复合电极材料的优化提供理论和技术基础，而且为湿法冶金和电化学工业带来节能降耗、提高产品质量等重大实用价值，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。也为低成本节能型电极材料的选择、结构设计以及电极组织结构与性能的关联性等应用提供了理论依据和技术支撑。本专利技术的有益效果是:该合电极板界具有面结合性好、导电性能好、耐蚀性好、成本低等优点。由低电阻率的二硼化钛为表面，以此改善电极的导电性能，用其作为基体采用电镀法所制备的高活性廉价金属氧化物涂层，氧化物涂层与中间层二硼化钛具有相似的晶体结构，可使两者实现稳定、连续的结合状态，使电极电流分布均匀、提高了电沉积产品的纯度以及达到节能降耗的效果，钛/ 二硼化钛复合电极的槽电压比传统铅合金电极板降低4%~8% (针对不同的电沉积体系和环境)，同时阴极析出产品的杂质含量降低20%~50% (以产品中杂质铅的含量为主)提高产品纯度；铝/ 二硼化钛复合电极的槽电压比传统铅合金电极板降低6%~15%(针对不同的电沉积体系和环境)，同时降低阴极析出产品的杂质含量降低40%~70% (以产品中杂质铅的含量为主)，提高产品纯度。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的复合板材的结构示意图。图中:1-基体金属板材，2-中间层二硼化钛，3-表面活性涂层。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】，对本专利技术作进一步说明。实施方式一:如图1所不，本专利技术的复合板材的结构是:基体金属板材I的外表面依次涂覆有中间层二硼化钛2和表面活性涂层3，中间层二硼化钛2的厚度为0.5 μ m，表面活性涂层3的厚度为1mm。基体金属板材I为纯钛或纯铝板材，厚度为0.5mm。表面活性涂层3的材料为铅、锰以及稀土元素氧化物组成的多元体系涂层，具体成分的为二氧化铅70wt%,二氧化猛20wt%,稀土氧化物0.l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有二硼化钛中间涂层的复合材料，其特征在于：基体金属板材1的外表面依次涂覆有中间层二硼化钛（2）和表面活性涂层（3），中间层二硼化钛（2）的厚度为0.5～3μm，表面活性涂层（3）的厚度为0.2～1mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：竺培显，韩朝辉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：