噴射沉積法制備鈦包銅層狀復(fù)合電極板的方法
【專利摘要】本發(fā)明噴射沉積法制備鈦包銅層狀復(fù)合電極板的方法，公開了一種有色金屬提取、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域用于不溶性陽極的一種鈦包銅層狀復(fù)合板及其制備方法，采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀復(fù)合板，此三種方法制備工藝簡(jiǎn)單，易操作，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，所制備出的鈦/銅層狀復(fù)合板界面結(jié)合性、導(dǎo)電性、耐蝕性優(yōu)異，用其作為基板所制備出的涂層鈦陽極，使電極內(nèi)阻降低、電流分布均勻、產(chǎn)品純度高，槽電壓與傳統(tǒng)涂層鈦電極相比降低0.1～0.8V，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
【專利說明】噴射沉積法制備鈦包銅層狀復(fù)合電極板的方法
[0001]本發(fā)明專利申請(qǐng)是從中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200910094554, 1，申請(qǐng)日:2009年6月8日，發(fā)明名稱為:《鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法》分案而來。
【技術(shù)領(lǐng)域】[0002]本發(fā)明涉及有色金屬提取、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域用于不溶性陽極基板鈦/銅層狀復(fù)合板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]鈦電極因其優(yōu)異的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性廣泛應(yīng)用于有色金屬提取和氯堿工業(yè)領(lǐng)域，但傳統(tǒng)的涂層鈦電極以鈦或鈦合金為基板，存在內(nèi)阻大、電流效率低等缺陷，目前國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)主要是對(duì)合金體系和鍍層方面的研究，以改善電極的使用性能，而該方法對(duì)降低電極內(nèi)阻沒有明顯的作用。
[0004]鈦/銅層狀復(fù)合材料綜合鈦優(yōu)良的耐蝕性能和銅良好的導(dǎo)電性，應(yīng)用于鈦電極，能改善電極的導(dǎo)電性以及電流的均勻分布，從而提高電極的綜合性能。
[0005]目前，鈦/銅復(fù)合比較成熟的工藝有爆炸復(fù)合、熱軋、焊接，上述幾種工藝存在能耗大，生產(chǎn)成本高，幾何精度差，成品率低等問題。
[0006]因此，研制出一種制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、能耗小、材料利用率高、尺寸精度高的鈦/銅復(fù)合材料的制備方法是當(dāng)今研究人員所面臨的技術(shù)難題。本發(fā)明人經(jīng)過多年的基礎(chǔ)研究，找到了一種鈦/銅復(fù)合材料的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)鈦電極材料內(nèi)阻較大的問題，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、尺寸精度高、導(dǎo)電性能好的鈦/銅復(fù)合材料及其制備方法。
[0008]本發(fā)明鈦/銅層狀復(fù)合電極板特征在于:采用電弧噴涂法在鈦或銅板上噴涂一層銅或鈦、或采用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦、或采用熔鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄銅，熱處理軋制后包邊焊接，得到以內(nèi)芯為銅，外層由鈦包覆的鈦包銅層狀復(fù)合板，其中鈦層的厚度為0.6~1.2 mm。
[0009]所述的包邊焊接是氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中任一種。
[0010]鈦/銅復(fù)合方法包括采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的層狀復(fù)合板。
[0011 ] 所述的電弧噴涂法是在鈦或銅板上噴涂一層銅或鈦；所述的噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦；所述的熔鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄銅。
[0012]所述電弧噴涂法的具體步驟是:將銅板去油、表面處理，利用電弧噴涂機(jī)噴涂包覆一層鈦，然后在500~90(TC下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板；或?qū)⑩伆迦ビ?、表面處理，噴砂、侵蝕，利用電弧噴涂機(jī)在鈦板的一個(gè)面噴涂一定厚度的銅層，所得覆銅鈦板在400~850°C下進(jìn)行熱軋，后冷軋，得鈦/銅復(fù)合板，再將銅面涂覆銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制得生產(chǎn)用鈦陽極板。
[0013]所述噴射沉積法的制備步驟是:將銅板去油，噴砂，預(yù)熱至300~700°C,送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化頭雙面沉積一層鈦，在500~900°C下熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板；或?qū)⑩伆?去油，噴砂，預(yù)熱溫度為300~800°C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭在鈦板的一個(gè)面噴射沉積一層銅，后在400~850°C下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦/銅復(fù)合板，再將銅面涂覆銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制得生產(chǎn)用鈦陽極板。
[0014]所述熔鑄法的具體步驟是:將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，通過熔化焊、閃光對(duì)焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊或電阻焊制備成鈦盒，預(yù)熱至300~800°C，將1100~1300°C熔融態(tài)的銅注入鈦盒，隨后在300~800°C溫度下進(jìn)行熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板。
[0015]所述噴涂或沉積銅層厚度為0.5~1.0 mm、鈦層厚度為0.8~1.2 mm。
[0016]所述鈦可為純鈦或鈦合金，銅可為純銅或銅合金。
[0017]本發(fā)明所述的鈦/銅復(fù)合技術(shù)包括采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀復(fù)合板，具體敘述如下:
[0018](I)電弧噴涂制備鈦/銅(鈦包銅)復(fù)合板步驟如下:
[0019]將鈦板去油、噴砂，利用電弧噴涂機(jī)噴涂一層0.5~1.0 mm厚的銅層，所得覆銅鈦板在300~800°C下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦銅復(fù)合板，電弧噴涂工藝參數(shù)為電弧電壓32~42V、工作電流160~200A、空氣壓力0.3~0.9MPa、噴涂距離80~200 mm。
[0020]將銅板去油、噴砂、清洗干凈，利用電弧噴涂機(jī)雙面噴涂一層0.8~1.2 mm厚的鈦層，在500~900°C下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板，電弧噴涂工藝參數(shù)為電弧電壓32~42V、工作電流160~200A、空氣壓力0.3~0.9MPa、噴涂距離80~200 mm。
[0021 ] (2)噴射沉積制備鈦/銅(鈦包銅)復(fù)合板步驟如下:
[0022]將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，預(yù)熱溫度為400~800°C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭沉積一層0.5~1.0 mm銅層，在300~800°C下進(jìn)行熱軋,后冷軋,制
得鈦/銅復(fù)合板。
[0023]將銅板去油、噴砂、清洗，預(yù)熱溫度為300~800°C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭雙面沉積0.8~1.2 mm鈦層，在300~800°C下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板。
[0024]上述方法(I)和(2)中鈦板厚度為0.8~1.2 mm，銅板厚度為0.6~1.5 mm。
[0025]上述方法(I)和(2)中所制得鈦銅復(fù)合板，銅面涂覆銅焊接劑，后兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。
[0026](3)熔鑄法制備鈦包銅復(fù)合材料步驟如下:
[0027]將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，通過熔化焊、閃光對(duì)焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊、電阻焊制備成鈦盒，預(yù)熱至300~800°C，將1100~1300°C熔融態(tài)的銅注入鈦盒，隨后在300~800°C溫度下進(jìn)行熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板。
[0028]所述鈦包銅復(fù)合板，即為制備鈦電極所用基板，進(jìn)行表面處理、涂層，制得生產(chǎn)用鈦陽極板。
[0029]上述所有的鈦、銅，可為純銅、純鈦，或銅合金、鈦合金。
[0030]本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，易操作，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，所制備出的鈦/銅層狀復(fù)合板界面結(jié)合性、導(dǎo)電性、耐蝕性優(yōu)異，用其作為基板所制備出的涂層鈦陽極，使電極內(nèi)阻降低、電流分布均勻、產(chǎn)品純度高，槽電壓與傳統(tǒng)涂層鈦電極相比降低0.1~0.8V，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1中(a)為鈦/銅復(fù)合板局部剖面圖及(b)為復(fù)合剖面圖。
[0032]圖2中(a)為鈦包銅復(fù)合板結(jié)構(gòu)示意圖及(b)為局部剖面圖。
[0033]圖3為鈦盒結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
[0035]實(shí)施例1 將120X 120X0.8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，利用工作參數(shù)為噴涂電壓32V、電流160A、空氣壓力0.5MPa、噴涂距離100 mm CDM-1620電弧噴涂機(jī)噴涂0.6mm厚的銅層，在溫度60(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦銅復(fù)合板，銅面涂覆一層銅焊接劑，施加一定壓力疊加兩鈦銅復(fù)合板銅面，600°C加熱爐中保溫60分鐘，冷軋，通過氬弧焊包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用于電解中，槽電壓降低0.7V。
[0036]實(shí)施例2 將100X 100X 1.0 mm銅板表面去油、噴砂、清洗干凈，電弧噴涂機(jī)工作參數(shù)為噴涂電壓48V、電流200A、空氣壓力0.5MPa、噴涂距離100 mm雙面噴涂0.8 mm厚的鈦層，在900°C溫度下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.5V。
[0037]實(shí)施例3 將120X 120X0.8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，放入氬氣氛沉積室，預(yù)熱至50(TC霧化沉積0.6 mm厚的銅層，在溫度50(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦銅復(fù)合板，銅面涂覆一層銅焊接劑，疊加施加一定壓力，600°C加熱爐中保溫60分鐘，冷軋，用氬弧焊包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.2V。
[0038]實(shí)施例4 將100X 100X 1.0mm銅板表面去油、噴砂、清洗干凈，放入氬氣氛沉積室，預(yù)熱至700°C雙面霧化沉積1.0 mm厚鈦層，在900°C溫度下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.4V。
[0039]實(shí)施例5 將0.8 mm厚的鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，通過氬弧焊制備成外形尺寸為120 X 120 X 6 mm的鈦盒，預(yù)熱至500°C，將1200°C熔融態(tài)銅注入盒中，后進(jìn)行600°C的熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.3V。
【權(quán)利要求】
1.一種噴射沉積法制備鈦包銅層狀復(fù)合電極板的方法，其特征在于采用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦，熱處理軋制后包邊焊接，得到內(nèi)芯為銅，外層由鈦包覆的鈦包銅層狀復(fù)合板；制備步驟是: 將銅板去油，噴砂，預(yù)熱至300~700°C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化頭雙面沉積一層鈦，在500~90(TC下熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板； 或?qū)⑩伆迦ビ?，噴砂，預(yù)熱溫度為300~800°C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭在鈦板的一個(gè)面噴射沉積一層銅，后在400~850°C下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦包銅的復(fù)合板， 再將銅面涂覆銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅的復(fù)合板； 上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制得生產(chǎn)用鈦包銅層狀復(fù)合板，其中沉積銅層的厚度為0.5~1.0 mm，鈦層的厚度為0.6~1.2 mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射沉積法制備鈦包銅層狀復(fù)合電極板的方法，其特征在于:所述鈦層 厚度為0.8~1.2 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特征在于:所述鈦為純鈦或鈦合金，銅為純銅或銅合金。
【文檔編號(hào)】C25B11/04GK103668318SQ201310428292
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2009年6月8日
【發(fā)明者】竺培顯, 黃文芳, 周生剛, 楊秀琴, 張瑾, 許健 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)