Изготовление анода из диоксида свинца на основе титана
Получение анода из диоксида свинца на основе титана методом ультразвукового напыления Cheersonic и его применение в мокрой металлургии
В процессе мокрой металлургии цветных металлов характеристики анодных материалов напрямую влияют на эффективность тока, качество продукции и производственные затраты. Хотя традиционные аноды из свинцовых сплавов имеют более низкую стоимость, они страдают от таких проблем, как высокое перенапряжение выделения кислорода, низкая механическая прочность, легкая деформация и загрязнение свинцом. Аноды из диоксида свинца на основе титана постепенно стали идеальным выбором для замены традиционных свинцовых анодов благодаря их превосходной проводимости, коррозионной стойкости и электрокаталитической активности. В последние годы технология ультразвукового напыления применяется для получения покрытий на анодах из диоксида свинца на основе титана благодаря своим преимуществам в виде равномерного нанесения покрытия и хорошей управляемости, что открывает новые технологические прорывы в области мокрой металлургии.
Технология ультразвукового напыления использует эффект кавитации, создаваемый высокочастотными звуковыми волнами, для распыления раствора прекурсора на капли микрометрового размера, которые затем транспортируются на нагретую поверхность титановой подложки с помощью газа-носителя и подвергаются реакции термического разложения с образованием оксидного покрытия. По сравнению с традиционными методами, такими как нанесение покрытия кистью и электроосаждение, ультразвуковое напыление позволяет получать покрытия из диоксида свинца с равномерной толщиной, прочной адгезией и контролируемой морфологией поверхности. Ключевыми параметрами этой технологии являются частота ультразвука, скорость напыления, температура подложки и концентрация прекурсора. Путем оптимизации этих параметров можно получить покрытия из диоксида свинца с высокой удельной поверхностью и превосходными электрокаталитическими свойствами. Кроме того, введение промежуточного слоя оксида иридия-тантала или оксида олова-сурьмы между титановой подложкой и покрытием из диоксида свинца может эффективно предотвратить пассивацию титановой подложки и продлить срок службы анода.
В процессе подготовки сначала требуется предварительная обработка поверхности титановой подложки, включающая механическую полировку и химическое травление, для увеличения шероховатости поверхности и удаления оксидных пленок. Затем раствор, содержащий соли свинца, распыляется ультразвуковой форсункой и наносится на нагретую титановую подложку, которая затем превращается в диоксид свинца путем высокотемпературного пиролиза. Процесс распыления и пиролиза повторяется до достижения желаемой толщины. Наконец, проводится термическая обработка для устранения внутренних напряжений и улучшения кристалличности покрытия. Анод из диоксида свинца, полученный с помощью технологии ультразвукового распыления, обладает высокой прочностью сцепления между покрытием и подложкой, большой электрохимически активной площадью и значительно сниженным перенапряжением выделения кислорода.
В области гидрометаллургии и электроосаждения металлов аноды на основе диоксида свинца с титановым покрытием продемонстрировали значительные преимущества. На примере электроосаждения меди, в растворе сульфата меди анод обладает высоким перенапряжением выделения кислорода, что позволяет эффективно подавлять побочные реакции и повышать эффективность по току. Кроме того, его превосходная коррозионная стойкость обеспечивает долговременную стабильную работу анода в сильнокислых условиях, снижая частоту замены анода и затраты на техническое обслуживание. В процессе никелирования анод из диоксида свинца противостоит эрозии фторид- и хлорид-ионами, предотвращая проблему загрязнения свинцом, вызванную точечной коррозией традиционных свинцовых анодов, и повышая чистоту никелевых изделий. В процессе кобальтирования низкое перенапряжение анода снижает напряжение ячейки и экономит энергию. В высокоэнергетическом процессе цинкования применение анода из диоксида свинца значительно снижает энергопотребление процесса электроосаждения и повышает экономическую эффективность.
По сравнению с традиционными свинцовыми сплавами в качестве анодов, аноды на основе диоксида свинца с титановым покрытием обладают следующими техническими преимуществами: во-первых, перенапряжение выделения кислорода снижается примерно на 300-500 милливольт, что позволяет снизить энергопотребление процесса электроосаждения на 10-15%; во-вторых, они обладают высокой механической прочностью, не подвержены деформации и могут быть изготовлены в различных формах для адаптации к различным структурам электролитических ячеек; кроме того, они не содержат токсичных элементов свинца, что позволяет избежать загрязнения тяжелыми металлами и соответствует требованиям экологической безопасности; наконец, срок службы является длительным и составляет более 12 месяцев в типичных гидрометаллургических условиях, что в 2-3 раза дольше, чем у традиционных свинцовых анодов.
Хотя в производстве анодов на основе диоксида свинца с титановым покрытием методом ультразвукового напыления достигнут значительный прогресс, остаются некоторые проблемы. К ним относятся растрескивание и отслаивание покрытий при длительной эксплуатации, восстановление диоксида свинца в условиях высоких температур и контроль затрат при крупномасштабном производстве. Дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на оптимизации микроструктуры покрытий, разработке новых композитных межслойных материалов, изучении модификаций с многокомпонентным легированием и создании более полной базы данных параметров процесса получения.
В заключение, технология ультразвукового напыления обеспечивает эффективный способ получения высокоэффективных анодов на основе диоксида свинца с титановым покрытием, которые имеют широкие перспективы применения в процессе мокрого металлургического электроосаждения цветных металлов, таких как медь, никель, кобальт и цинк. Благодаря постоянному совершенствованию технологии получения и постепенному снижению технологических затрат, ожидается, что аноды на основе диоксида свинца с титановым покрытием в больших масштабах заменят традиционные свинцовые аноды, способствуя развитию мокрой металлургической промышленности в направлении высокой эффективности, энергосбережения и защиты окружающей среды.
Cheersonic является ведущим разработчиком и производителем ультразвуковых систем нанесения покрытий для нанесения прецизионных тонкопленочных покрытий для защиты, укрепления или сглаживания поверхностей деталей и компонентов для рынков микроэлектроники/электроники, альтернативной энергетики, медицины и промышленности, включая специализированное применение стекла в строительстве и промышленности. автомобильный.
Наши решения для нанесения покрытий являются экологически чистыми, эффективными и высоконадежными, они позволяют значительно сократить избыточное распыление, сэкономить сырье, воду и энергию, а также обеспечить улучшенную повторяемость процесса, эффективность переноса, высокую однородность и снижение выбросов.
