噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法
2023-05-13 18:13:01
噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法
【專利摘要】本發明噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法,公開了一種有色金屬提取、氯鹼工業等領域用於不溶性陽極的一種鈦包銅層狀複合板及其製備方法,採用電弧噴塗法、熔鑄法或噴射沉積法製備出內芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀複合板,此三種方法製備工藝簡單,易操作,適應產業化生產,所製備出的鈦/銅層狀複合板界面結合性、導電性、耐蝕性優異,用其作為基板所製備出的塗層鈦陽極,使電極內阻降低、電流分布均勻、產品純度高,槽電壓與傳統塗層鈦電極相比降低0.1~0.8V,從而達到節能降耗的效果。
【專利說明】噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法
[0001]本發明專利申請是從中國專利申請號:200910094554, 1,申請日:2009年6月8日,發明名稱為:《鈦/銅層狀複合電極板的製備方法》分案而來。
【技術領域】[0002]本發明涉及有色金屬提取、氯鹼工業等領域用於不溶性陽極基板鈦/銅層狀複合板的製備方法。
【背景技術】
[0003]鈦電極因其優異的耐蝕性和尺寸穩定性廣泛應用於有色金屬提取和氯鹼工業領域,但傳統的塗層鈦電極以鈦或鈦合金為基板,存在內阻大、電流效率低等缺陷,目前國內外的研究重點主要是對合金體系和鍍層方面的研究,以改善電極的使用性能,而該方法對降低電極內阻沒有明顯的作用。
[0004]鈦/銅層狀複合材料綜合鈦優良的耐蝕性能和銅良好的導電性,應用於鈦電極,能改善電極的導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/銅複合比較成熟的工藝有爆炸複合、熱軋、焊接,上述幾種工藝存在能耗大,生產成本高,幾何精度差,成品率低等問題。
[0006]因此,研製出一種製備工藝簡單、生產成本低、能耗小、材料利用率高、尺寸精度高的鈦/銅複合材料的製備方法是當今研究人員所面臨的技術難題。本發明人經過多年的基礎研究,找到了一種鈦/銅複合材料的製備方法。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對鈦電極材料內阻較大的問題,提供一種製備工藝簡單、生產成本低、材料利用率高、尺寸精度高、導電性能好的鈦/銅複合材料及其製備方法。
[0008]本發明鈦/銅層狀複合電極板特徵在於:採用電弧噴塗法在鈦或銅板上噴塗一層銅或鈦、或採用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦、或採用熔鑄法在製作好的鈦盒直接注射澆鑄銅,熱處理軋制後包邊焊接,得到以內芯為銅,外層由鈦包覆的鈦包銅層狀複合板,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/銅複合方法包括採用電弧噴塗法、熔鑄法或噴射沉積法製備出內芯為銅、外層由鈦包覆的層狀複合板。
[0011 ] 所述的電弧噴塗法是在鈦或銅板上噴塗一層銅或鈦;所述的噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦;所述的熔鑄法在製作好的鈦盒直接注射澆鑄銅。
[0012]所述電弧噴塗法的具體步驟是:將銅板去油、表面處理,利用電弧噴塗機噴塗包覆一層鈦,然後在500~90(TC下進行熱軋,冷軋,製得鈦包銅複合板;或將鈦板去油、表面處理,噴砂、侵蝕,利用電弧噴塗機在鈦板的一個面噴塗一定厚度的銅層,所得覆銅鈦板在400~850°C下進行熱軋,後冷軋,得鈦/銅複合板,再將銅面塗覆銅焊接劑後,兩鈦銅複合板銅面疊加複合,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,製得鈦包銅複合板。上述兩種方法製得鈦包銅複合板經表面處理塗層後,即製得生產用鈦陽極板。
[0013]所述噴射沉積法的製備步驟是:將銅板去油,噴砂,預熱至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,製得鈦包銅複合板;或將鈦板 去油,噴砂,預熱溫度為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面噴射沉積一層銅,後在400~850°C下進行熱軋,冷軋,製得鈦/銅複合板,再將銅面塗覆銅焊接劑後,兩鈦銅複合板銅面疊加複合,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,製得鈦包銅複合板。上述兩種方法製得鈦包銅複合板經表面處理塗層後,即製得生產用鈦陽極板。
[0014]所述熔鑄法的具體步驟是:將鈦板去油、噴砂、清洗乾淨,通過熔化焊、閃光對焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊或電阻焊製備成鈦盒,預熱至300~800°C,將1100~1300°C熔融態的銅注入鈦盒,隨後在300~800°C溫度下進行熱軋,冷軋,製備成鈦包銅複合板。
[0015]所述噴塗或沉積銅層厚度為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]本發明所述的鈦/銅複合技術包括採用電弧噴塗法、熔鑄法或噴射沉積法製備出內芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀複合板,具體敘述如下:
[0018](I)電弧噴塗製備鈦/銅(鈦包銅)複合板步驟如下:
[0019]將鈦板去油、噴砂,利用電弧噴塗機噴塗一層0.5~1.0 mm厚的銅層,所得覆銅鈦板在300~800°C下進行熱軋,後冷軋,製得鈦銅複合板,電弧噴塗工藝參數為電弧電壓32~42V、工作電流160~200A、空氣壓力0.3~0.9MPa、噴塗距離80~200 mm。
[0020]將銅板去油、噴砂、清洗乾淨,利用電弧噴塗機雙面噴塗一層0.8~1.2 mm厚的鈦層,在500~900°C下進行熱軋,後冷軋,製得鈦包銅複合板,電弧噴塗工藝參數為電弧電壓32~42V、工作電流160~200A、空氣壓力0.3~0.9MPa、噴塗距離80~200 mm。
[0021 ] (2)噴射沉積製備鈦/銅(鈦包銅)複合板步驟如下:
[0022]將鈦板去油、噴砂、清洗乾淨,預熱溫度為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下進行熱軋,後冷軋,制
得鈦/銅複合板。
[0023]將銅板去油、噴砂、清洗,預熱溫度為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下進行熱軋,後冷軋,製得鈦包銅複合板。
[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)中所製得鈦銅複合板,銅面塗覆銅焊接劑,後兩鈦銅複合板銅面疊加複合,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,製得鈦包銅複合板。
[0026](3)熔鑄法製備鈦包銅複合材料步驟如下:
[0027]將鈦板去油、噴砂、清洗乾淨,通過熔化焊、閃光對焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊、電阻焊製備成鈦盒,預熱至300~800°C,將1100~1300°C熔融態的銅注入鈦盒,隨後在300~800°C溫度下進行熱軋,冷軋,製備成鈦包銅複合板。
[0028]所述鈦包銅複合板,即為製備鈦電極所用基板,進行表面處理、塗層,製得生產用鈦陽極板。
[0029]上述所有的鈦、銅,可為純銅、純鈦,或銅合金、鈦合金。
[0030]本發明製備工藝簡單,易操作,適應產業化生產,所製備出的鈦/銅層狀複合板界面結合性、導電性、耐蝕性優異,用其作為基板所製備出的塗層鈦陽極,使電極內阻降低、電流分布均勻、產品純度高,槽電壓與傳統塗層鈦電極相比降低0.1~0.8V,從而達到節能降耗的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1中(a)為鈦/銅複合板局部剖面圖及(b)為複合剖面圖。
[0032]圖2中(a)為鈦包銅複合板結構示意圖及(b)為局部剖面圖。
[0033]圖3為鈦盒結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面以實例進一步說明本發明的實質內容,但本發明的內容並不限於此。
[0035]實施例1 將120X 120X0.8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗乾淨,利用工作參數為噴塗電壓32V、電流160A、空氣壓力0.5MPa、噴塗距離100 mm CDM-1620電弧噴塗機噴塗0.6mm厚的銅層,在溫度60(TC下進行熱軋,後冷軋,製得鈦銅複合板,銅面塗覆一層銅焊接劑,施加一定壓力疊加兩鈦銅複合板銅面,600°C加熱爐中保溫60分鐘,冷軋,通過氬弧焊包邊焊接,製得鈦包銅複合板,塗層應用於電解中,槽電壓降低0.7V。
[0036]實施例2 將100X 100X 1.0 mm銅板表面去油、噴砂、清洗乾淨,電弧噴塗機工作參數為噴塗電壓48V、電流200A、空氣壓力0.5MPa、噴塗距離100 mm雙面噴塗0.8 mm厚的鈦層,在900°C溫度下進行熱軋,後冷軋,製得鈦包銅複合板,塗層應用,槽電壓降低0.5V。
[0037]實施例3 將120X 120X0.8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗乾淨,放入氬氣氛沉積室,預熱至50(TC霧化沉積0.6 mm厚的銅層,在溫度50(TC下進行熱軋,後冷軋,製得鈦銅複合板,銅面塗覆一層銅焊接劑,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,製得鈦包銅複合板,塗層應用,槽電壓降低0.2V。
[0038]實施例4 將100X 100X 1.0mm銅板表面去油、噴砂、清洗乾淨,放入氬氣氛沉積室,預熱至700°C雙面霧化沉積1.0 mm厚鈦層,在900°C溫度下進行熱軋,後冷軋,製得鈦包銅複合板,塗層應用,槽電壓降低0.4V。
[0039]實施例5 將0.8 mm厚的鈦板表面去油、噴砂、清洗乾淨,通過氬弧焊製備成外形尺寸為120 X 120 X 6 mm的鈦盒,預熱至500°C,將1200°C熔融態銅注入盒中,後進行600°C的熱軋,冷軋,製備成鈦包銅複合板,塗層應用,槽電壓降低0.3V。
【權利要求】
1.一種噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法,其特徵在於採用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦,熱處理軋制後包邊焊接,得到內芯為銅,外層由鈦包覆的鈦包銅層狀複合板;製備步驟是: 將銅板去油,噴砂,預熱至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,製得鈦包銅複合板; 或將鈦板去油,噴砂,預熱溫度為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面噴射沉積一層銅,後在400~850°C下進行熱軋,冷軋,製得鈦包銅的複合板, 再將銅面塗覆銅焊接劑後,兩鈦銅複合板銅面疊加複合,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,製得鈦包銅的複合板; 上述兩種方法製得鈦包銅複合板經表面處理塗層後,即製得生產用鈦包銅層狀複合板,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.根據權利要求1所述的噴射沉積法製備鈦包銅層狀複合電極板的方法,其特徵在於:所述鈦層 厚度為0.8~1.2 mm。
3.根據權利要求1所述的鈦/銅層狀複合電極板的製備方法,其特徵在於:所述鈦為純鈦或鈦合金,銅為純銅或銅合金。
【文檔編號】C25B11/04GK103668318SQ201310428292
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2009年6月8日 優先權日:2009年6月8日
【發明者】竺培顯, 黃文芳, 周生剛, 楊秀琴, 張瑾, 許健 申請人:昆明理工大學