一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO2-Ta2O5阳极的方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

背景技术

铜箔被称为电子产品信号与电力传输沟通的“神经网络”，目前已广泛应用于通信设备、汽车、锂离子蓄电池等领域。电解制造铜箔工艺条件苛刻，通常在大电流密度(6000～10000A·m

与铅合金阳极相比，Ti/IrO

如公告号为CN114592218A的中国发明专利公开了名称为一种钛基阳极及其制备方法和应用，所述钛基阳极的制备方法，包括：S1.将铱盐、钽盐和含所述金属离子的盐混合溶解，得涂液；S2.将所述涂液涂覆在所述钛基体表面，干燥后煅烧。其通过在铱钽活性溶液制备时掺入金属离子，相较于传统的铱钽氧化物涂层，可显著延长钛基阳极的寿命、降低其析氧电位、提升其可负载电流强度和耐酸度。但需要限定金属离子的种类(锆离子和锑离子)和用量，若金属离子的掺杂量过大，则会破坏铱钽氧化物涂层的固溶体结构，且会使氧化物涂层表面裂纹加大、加深，导致电解液中溶解氧对钛基体的侵蚀、钝化，最终造成钛基阳极使用寿命下降。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

步骤1、钛基材预处理；

步骤2、微弧氧化处理：将步骤1处理后的钛基材置于盛有电解液的电解槽中，以钛基材作为阳极，不锈钢板作为阴极，在微弧氧化条件下使钛基材表面原位生长出一层陶瓷膜；

步骤3、活性液的配制：将铱源和钽源溶解于有机溶剂中制成；

步骤4、活性液涂覆、烧结：将步骤3配制的活性液涂覆在步骤2微弧氧化陶瓷膜表面，烧结。

优选的，所述步骤1中的预处理，包括喷砂、酸刻蚀、清洗、烘干；

1.1)喷砂，喷砂的砂型选用白刚玉和/或棕刚玉，直至钛基材表面粗糙度Ra介于6～10μm；

1.2)酸刻蚀，将喷砂后的钛基材在质量浓度为8％～15％的草酸溶液中煮沸2～5h；

1.3)清洗、烘干，将刻蚀后的钛基材取出进行清洗烘干。

优选的，所述步骤2中电解液PH为9～10，所述电解液由氟锆酸钾、乙二胺四乙酸、氟化铵和偏磷酸钾依次加入水中，混匀制成。

优选的，加入所述氟锆酸钾的浓度为6～9g/L、乙二胺四乙酸的浓度为1～3g/L、氟化铵的浓度为10～15g/L、聚偏磷酸钾的浓度为4～6g/L。

优选的，所述水为去离子水。

优选的，所述微弧氧化的条件为反应时间15～25min，电解液温度25～40℃，电压400～550V。

优选的，所述微弧氧化所用电源为直流脉冲电源，脉冲频率为300～600Hz，占空比为5～15％。

优选的，所述钛基材与不锈钢板之间的距离为8～16cm。

优选的，所述步骤3活性液中铱离子的质量占总金属离子质量的60％～80％，钽离子的质量占总金属离子质量的20％～40％，溶液总金属离子浓度为0.1～0.3mol/L。

优选的，所述步骤4具体包括以下步骤：

4.1)将涂刷有活性液的钛基材进行烘干；

4.2)将步骤4.1)处理后的钛基材在470～530℃进行烧结，烧结时长为10-30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述4.1)步骤，涂覆10～15次；

4.3)最后一次烧结时间为80～110min，完成后取出，冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的微弧氧化处理方法对钛合金的材质、尺寸均没有特殊要求，且原位生长的多孔陶瓷膜使得铱钽活性涂层与基材的结合力增加，并有效防止电解液的侵蚀，提高Ti/IrO

2、本发明运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

3、本发明采用含锆微弧氧化电解液，制备的中间层成分中含有ZrO

附图说明

图1为本发明运用微弧氧化中间层制备的Ti/IrO

图2为本发明微弧氧化中间层的扫描电子显微镜图。

图3为本发明铱钽活性涂层的扫描电子显微镜图。

图4为本发明实施例1与常规Ti/IrO

图5为本发明实施例1与常规Ti/IrO

图6为本发明实施例1与常规Ti/IrO

图中：1、钛基材；2、微弧氧化陶瓷膜；3、铱钽活性涂层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

本发明提供的一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

步骤1、钛基材预处理：将钛基材1进行切割、喷砂、酸刻蚀、清洗、烘干处理；喷砂的砂型选用白刚玉和/或棕刚玉，直至钛基材表面粗糙度Ra介于6～10μm；酸刻蚀是将喷砂后的钛基材在质量浓度为8％～15％的草酸溶液中煮沸2～5h；

步骤2、微弧氧化处理：

配制电解液：在1L去离子水中依次加入6～9g氟锆酸钾、1～3g乙二胺四乙酸、10～15g氟化铵、4～6g聚偏磷酸钾，搅拌均匀即可；

将步骤1处理后的钛基材置于盛有电解液的电解槽中，以钛基材作为阳极，不锈钢板作为阴极，在微弧氧化条件下使钛基材表面原位生长出一层陶瓷膜；其中，微弧氧化所用电源为直流脉冲电源，脉冲频率为300～600Hz，占空比为5～15％；钛基材与不锈钢板之间的距离为8～16cm；

在微弧氧化反应时间为15～25min，电解液温度为25～40℃，电压为400～550V的微弧氧化工艺条件下进行微弧氧化，使钛基材表面生成一层微弧氧化陶瓷膜2。

步骤3、活性液的配制：将铱源和钽源溶解于有机溶剂中制成，其中铱离子的质量占总金属离子质量的60％～80％，钽离子的质量占总金属离子质量的20％～40％，溶液总金属离子浓度为0.1～0.3mol/L；

步骤4、活性液涂覆、烧结：将步骤3配制的活性液涂覆在步骤2微弧氧化陶瓷膜表面，随后进行烘干；烘干后在470～530℃的马弗炉中烧结，烧结时长为10-30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，涂覆10～15次；最后一次烧结时间为80～110min，完成后取出，冷却至室温形成铱钽活性涂层3。

下面举较佳的实施例进行具体说明。

实施例1

一种运用微弧氧化中间层制备Ti/IrO

步骤1、钛基材预处理：采用精密切割机将钛基材切割成100×100×1mm，选用白刚玉进行喷砂，使钛基材表面粗糙度达6μm＜Ra＜7μm，随后置于微沸的15％的草酸溶液中刻蚀2h；最后用去离子水冲洗3min，置于烘箱烘干备用。

步骤2、微弧氧化处理

配制电解液：在1L去离子水中依次加入6g氟锆酸钾、1g乙二胺四乙酸、10g氟化铵，4g聚偏磷酸钾，均匀搅拌，即得PH为9的电解液；

将步骤1处理后的钛基材置于盛有电解液的电解槽中，以钛基材作为阳极，不锈钢板作为阴极，其中，微弧氧化电源为直流脉冲电源，调控脉冲频率为600Hz，占空比为5％，钛合金与不锈钢板之间的距离为16cm；

在微弧氧化反应时间为15min，电解液温度为40℃，电压为550V的微弧氧化工艺条件下进行微弧氧化，使钛基材表面生成一层微弧氧化陶瓷膜。

步骤3、配制铱钽活性液：将氯铱酸与乙醇钽依次加入溶解于正丁醇溶液中，控制溶液中铱离子质量和钽离子质量占总金属离子质量的比例为6:4，溶液中总金属离子浓度为0.2mol/L。

步骤4、铱钽活性液的涂覆、烧结

利用毛刷将步骤3配制好的铱钽活性液均匀涂覆在步骤2微弧氧化陶瓷膜表面，并置于烘箱中烘干，随后放入450℃的马弗炉中烧结30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤涂覆14次，并于最后一次烧结保温80min，完成后取出，冷却至室温形成铱钽活性涂层，即得中间层为微弧氧化陶瓷膜的钛阳极。制得的Ti/IrO

如图2，微弧氧化中间层表面主要为多孔火山状形貌，这是由微弧氧化介电击穿的本质特点所决定，多孔火山状结构不仅使得铱钽溶液中活性物质的渗透，且增加了Ti/IrO

如图3，铱钽活性涂层表面主要为泥裂状形貌，由平坦区域、微裂纹缺陷以及IrO

图4为本发明实施例1制备Ti/IrO

采用本发明实施例1制备Ti/IrO

图5为本发明实施例1制备Ti/IrO

图6为本发明实施例1制备Ti/IrO

常规Ti/IrO

以上所述仅是本发明的优选实施方式，仅用于说明本发明，使本领域技术人员能够理解或实现本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所做的所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。