[發明專利]一種鋁合金表面陶瓷化的二氧化鉛電極及其制備工藝

有效

• 申請號: 200910044593.0
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101694002A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 余剛;湯青生
• 申請（專利權）人: 湯青生;余剛
• 主分類號: C25B11/16
• 分類號: C25B11/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種材料表面處理方法和新型的二氧化鉛電極的制備，尤其涉及一種鋁合金等離子電化學增強表面陶瓷化工藝和二氧化鉛電沉積的方法。

背景技術

二氧化鉛電極具有耐腐蝕性能好、導電性強、析氧過電位高等優點是一種優良的陽極材料。早在1934年二氧化鉛電極就作為Pt電極的替代品在過氯酸鹽的生產中使用。由于二氧化鉛具有析氧過電位高，耐蝕性好，導電性能優異的特征，因而被廣泛應用于化工生產、水污染物處理和陰極保護等領域。二氧化鉛電極在一些地方可以取代鉑電極，目前已成功地應用在許多無機和有機化合物電解生產環境污染控制團、水下、地下陰極保護以及電浮選等方面。

PbO₂電極具有催化性能好、導電性強、使用壽命長、能夠耐受多種強酸和氧化劑的腐蝕等優點，是良好的陽極材料，素有不溶性陽極之稱。

現在研究較多的二氧化鉛電極基體主要有鈦、石墨、環氧板塑料和陶瓷等，但是它們都存在著各自的缺點。鈦在長期使用過程中會發生鈍化，導致電極電阻增大而使電極失效.石墨在使用時易碳化成二氧化碳以及在強氧化性酸中石墨原子的膨脹會導致碳原子的剝落，使電極性能變差。長期的使用過程中感到，棒式陶基二氧化鉛電極質脆、機械強度差；安裝和使用中都極易損壞、鍍層易大塊剝落而造成短路引起爆鳴。加工性能差、機械強度低而限制了它的應用。環氧塑料重量輕、強度高、加工性能好，但耐熱性還不夠。

等離子體電化學表面陶瓷化技術是在陽極氧化技術的基礎上發展起來的，但兩者的膜層的形成機理有很大不同，并由此導致它們的制備工藝和膜層性能的區別。等離子體電化學表面陶瓷化技術在制備中使用較高的電壓，完全超出了陽極氧化的范圍，將制備電壓區域由Faraday區引入到高壓放電區域。在等離子體電化學表面陶瓷化過程中，化學氧化、電化學氧化和等離子氧化作用同時存在，陶瓷氧化膜的形成過程非常復雜，得到的膜層硬度高，絕緣性好。

目前等離子體電化學表面陶瓷化技術應用最多的是在鋁合金上形成等離子體電化學表面陶瓷化陶瓷膜。由于鋁材資源豐富，鋁合金的密度小，比強度高，成型加工容易等一系列優點，鋁合金的應用幾乎遍及所有工業部門，包括軍事工業部門，且用量巨大。但是由于鋁合金的耐磨性、耐蝕性、耐熱性低，剛度小等原因，其應用受到很大限制。而等離子體電化學表面陶瓷化技術大大拓寬了鋁合金的應用范圍。此技術應用于鋁合金上，能夠將鋁合金材料與陶瓷材料的優點達到完美的結合，所形成的氧化陶瓷膜不僅具有陽極氧化膜的優良結合力，還具有較高的硬度，起到防腐耐磨等作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁合金表面陶瓷化的二氧化鉛電極，電極結實，既有強度和韌性，又耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，可以克服現有商品化的二氧化鉛電極的不足，且價格便宜，性能優越。

本發明的另一目的旨在提供一種鋁合金表面陶瓷化的二氧化鉛電極工藝，該工藝能夠在硬質鋁上得到結合力強、硬度高的耐磨、耐腐蝕高性能陶瓷膜。并在這層陶瓷膜表面電沉積二氧化鉛制備鋁合金陶瓷基二氧化鉛電極。

本發明的目的是通過下述方式實現的：

一種鋁合金表面陶瓷化的二氧化鉛電極，以鋁合金為基材，在鋁合金基材表面結合制備有陶瓷膜層，陶瓷膜層表面涂敷有二氧化錫和三氧化二銻氧化物復合涂層，復合涂層上鍍制二氧化鉛，形成復合膜電極。

二氧化鉛為納米級，在鋁合金基材表面結合制備有陶瓷膜層采用的是等離子體增強的電化學表面陶瓷化處理；鍍制包括化學鍍和電鍍。

將經過預處理過的鋁合金，經水洗后采用等離子體增強的電化學表面陶瓷化處理，然后水洗，涂敷二氧化錫和三氧化二銻氧化物復合涂層，在復合涂層化學鍍和電鍍二氧化鉛。

所述的制備工藝，采用等離子增強表面陶瓷化處理的所使用的電解液為：次亞磷酸納10～250g/L，鋁酸鈉10～80g/L，多聚磷酸納50～100g/L，磷酸三鈉0-80g/L，鎢酸鈉2～100g/L，硅酸納2-80g/L，加入錫酸鈉0-250g/L，添加酒石酸、丙三醇中的一種，酒石酸0～200g/L，丙三醇0～100g/L。

所述二氧化錫和三氧化二銻氧化物復合涂層的制備過程中原料選用的是SnCl₄∶SbCl₃的質量配比0.5～2.0，在450～550℃制備得到的復合涂層。

在涂層制備過程中摻入0.01mol·L^-1鈀化合物，可提高氧化沉積活性。