本发明属于金属材料表面处理,特别涉及一种用于电解铜箔钛阳极基体表面防钝化的有效处理方法。
背景技术:
1、钛金属作为材料具有良好的耐腐蚀性和高强度,但是在某些工况下会出现一些钝化失效现象。比如湿热环境下的氧化作用,钛金属暴露在湿热环境中,会逐渐形成表面稳定的氧化钛膜,但是,一旦该氧化膜受到局部机械或化学损伤,会导致其破裂或剥离,进而暴露出新的金属表面,表面再次被氧化,从而继续增厚并剥落,导致钛金属材料表面出现失效钝化现象。其次在电解铜箔工艺中,需要经过多次化学处理以保证基材表面的清洁度和铜箔的质量,而在此制备过程中,钛基体可能会受到来自工艺设备或操作者污染物质影响,例如油脂、水、金属残留等,这些污染物质会在钛金属表面形成难以去除的残留物,进而在使用过程中导致钛材料出现失效钝化现象。同时,许多学者对ti/iro2-ta2o5电极材料在电解铜箔实际工况服役过程中研究发现,钛基材钝化是导致其失效的重要因素之一。钛基体钝化层的形成会导致其表面粗糙度增加,从而减弱钛材料与其他材料的结合力;同时钛材料的耐腐蚀性能也会下降,尤其是在氧化性强的化学环境中,失效钝化会导致钛金属材料发生严重的腐蚀从而影响电极的使用寿命。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供了一种用于电解铜箔钛阳极基体表面防钝化的有效处理方法,通过在熔盐体系中利用电沉积技术制备氮化钛复合涂层,即能有效避免氮化钛层可能存在的缺陷对基体的影响,也可以真正的实现金属钛基体防钝化的目标,增强钛基体的寿命。
2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
3、一种用于电解铜箔钛阳极基体表面防钝化的有效处理方法,包括以下步骤:
4、步骤1,钛基体预处理:包括喷砂,酸洗,清洗,烘干;
5、步骤2,配制熔盐:选用licl-kcl作为共晶熔盐体系,将提前烘干好的licl和kcl熔盐进行配置;
6、步骤3,电极准备:预处理后的钛基体作为工作电极,铝片用作对电极,参比电极为α+β相共存的al-li合金;
7、步骤4,电化学沉积:将步骤2配制好的熔盐和步骤3的电极进行干燥处理,随后将工作电极钛基体,对电极铝片和参比电极加入熔盐中并升温至450℃,进行三电极二元盐的循环伏安测试,测试完成后,往熔盐中加入kno2作为氮化物离子源进行电化学沉积;沉积结束后,将试样从熔盐中取出,冷却到温室后清洗掉试样表面的残存盐,此时钛基体表面沉积有氮化钛膜。
8、优选的,所述步骤1中,喷砂的砂型为棕刚玉、石英砂和钢砂中的一种或多种,喷砂处理后钛基体表面要求粗糙度ra介于5~20μm。
9、优选的,所述步骤1中,酸洗处理中的酸刻蚀溶液为沸腾的3~10%的草酸溶液,刻蚀时间为1~2h。
10、优选的,所述步骤1中,烘干的条件:温度80℃,时间为10~30min。
11、优选的,所述步骤2中,licl和kcl熔盐以摩尔比58:42进行配置。
12、优选的,所述步骤2中,licl和kcl熔盐的烘干条件:温度为200℃,时间为72h。
13、优选的,所述步骤4中,往熔盐中加入kno2的量以摩尔比计为1-3mol。
14、优选的,所述步骤4中,干燥处理的条件:温度为200℃,时间为24h。
15、优选的,所述步骤4中,电化学沉积以恒电位-1.0v--1.5v反应60min结束。
16、优选的,所述步骤4中,电化学沉积在高纯氩气气氛下进行。
17、相对于现有技术,本发明的有益效果在于:
18、1)本发明往共晶熔盐licl-kcl中加入kno2,利用kno2中氮离子n3-在钛阳极发生氧化,在723k时形成金属氮化钛膜,金属氮化钛膜作为一种稳定的化合物,具有高硬度、高熔点、耐腐蚀、耐磨性等多种优良性能,可以作为ti/iro2-ta2o5电极材料活性层与基体结合的中间层,防止钛基体钝化,增强钛基体的寿命;
19、2)本发明的方法具有反应温和、工艺简单等优点,一般氮化物涂层的沉积方法例如等离子方法、物理与化学气相沉积等这些技术制备的氮化物涂层会有一些缺陷难以避免,可能导致局部腐蚀,而在熔盐体系中利用电沉积技术制备氮化钛复合涂层,即能有效避免氮化钛层可能存在的缺陷对基体的影响,也可以真正的实现金属钛基体防钝化的目标;同时,本发明中的方法在一定程度上降低了对环境的污染,达到了绿色生产的目的。
1.一种用于电解铜箔钛阳极基体表面防钝化的有效处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤1中,喷砂的砂型为棕刚玉、石英砂和钢砂中的一种或多种,喷砂处理后钛基体表面要求粗糙度ra介于5~20μm。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤1中,酸洗处理中的酸刻蚀溶液为沸腾的3~10%的草酸溶液,刻蚀时间为1~2h。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤1中,烘干的条件:温度80℃,时间为10~30min。
5.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤2中,licl和kcl熔盐以摩尔比58:42进行配置。
6.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤2中,licl和kcl熔盐的烘干条件:温度为200℃,时间为72h。
7.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤4中,往熔盐中加入kno2的量以摩尔比计为1-3mol。
8.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤4中,干燥处理的条件:温度为200℃,时间为24h。
9.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤4中,电化学沉积以恒电位-1.0v--1.5v反应60min结束。
10.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤4中,电化学沉积在高纯氩气气氛下进行。
