钛阳极基础知识及应用

1、钛阳极基础知识及应用一、钛阳极详解什么是钛阳极？钛阳极全称叫钛基金属氧化物涂层钛阳极（ MMO） 。也叫 KSA 阳极。 （尺寸形状稳定型阳极）。它以钛为基板，在钛基板上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和铂钛网/板。析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。如钌铱钛阳极，钌铱锡钛阳极。析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。对应我公司产品为铱钽阳极，铱钽锡阳极，高铱阳极。镀铂阳极 （白金钛网

2、/白金钛板）： 钛为基材。表面镀上贵金属铂，镀 层 厚 度 一 般 为 1-5um （ 微 米 ） 。 白 金 钛 网 网 孔 规 格 一 般 为 12.7*4.5mm 或 6*3.5mm.二、钛阳极优点现阶段国内钛阳极主要以刷涂为主。这样的电极有很非常广泛的应用，钛阳极以其轻巧灵活的制作工艺，又被称为DSA 阳极，比起同类阳极钛阳极优越性能有以下几点;1 阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距离不变化，可保证电解操作在槽电压稳定的情况下进行。2 工作电压低，电能消耗小，直流电耗可降低10-20% 。3 钛阳极工作寿命长，耐腐蚀性强。4 可克服石墨阳极和铅阳极的溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染

3、，因而可提高金属产品纯度。5 电流密度高，过电位小，电极催化活性高，可有效捉高生产效率。6 可避免铅阳极变形后的短路问题，提高电流效率。7 形状制作容易，可高精度化。8 钛基体可重复使用。9 较低的过电位特性，电极间表面及电极的气泡容易排除，可有效降低电解槽电压。电积提取金属是将经浸出、净化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极还原，制得纯金属的一种方法由Ti 基体和被覆其上的贵金属和（或）贵金属氧化物电化学活性层组成。在电解冶金中，可以替代常规的铅合金阳极，在相同的条件下，可以降低电压，节约电能消耗。例如：电解生产锌一直使用含有少量银、锑或钙的铅合金阳极。常常出现一下问题：铅合金电极尺寸不稳定

4、；析氧电位太高（约800mV） ；在阳极极化时出现腐蚀；铅离子溶解在电解液中，沉积在阴极上，污染金属锌，影响产品质量。电积金属用钛阳极可以克服铅合金阳极的弊端，并且适应于高电流密度运行和窄极间距的电积条件；不仅适于硫酸盐体系，同时也适于氯盐体系以及硫酸盐、氯化物混合体系。三、钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么?通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命,达到预期的使用效果.钛阳极上金属氧化物涂层的厚度问题:起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作.厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的

5、浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落.四、 MMO 钛极板与镀铂钛阳极的区别1 技术特性：有优良抗菌腐蚀性能；电极使用寿命长；可以随再高的电流密度，电流高效率高。运行电流密度：10000A /M2 属于以工业纯钛为基层的析氧型阳极。2 催化活性高：镀铂电极是一各高过氧电位（1.563V 相对硫酸亚汞） 电极， 众所周知。而 MMO 阳极是一种低析氧过电们1.385V相对硫酸亚汞）电极，阳极析氧区更容易析氧。因此，电解时，槽电压也相对较低，更节省电能。这种现象在铜箔后处置碱性镀铜墙中，已明显体现进去了。3 无污染。MMO 该氧化物是一种相当稳定的氧化物，阳极涂层

6、是贵金属铱的陶瓷氧化物。几乎不溶于任何酸碱中，且氧化物涂层约20-40 g整体涂层氧化物量是较少的因此，MMO阳极不会对电镀液造成污染，这一点和镀铂电极基本一样。4 性价比高： MMO 阳极的价格约为镀铂电极的80%， MMO电极在碱性电镀铜电解液中有更好的电化学稳定性，已维持镀铂电极（涂层厚3.5mm 同样的使用寿命。同时其具有优异的电解活性和耐久性。 ）5 硫酸电解液中氯化物存在于这种电流环境中。使用尺寸稳定的阳极， 能防止这种现象，而且可使不溶解阳极技术在这种应用中胜利地实现性能优势。6 阳极维护最少。不需要停下生产给一清洗和补充阳极、更换阳极袋及给阳极重新镀层（生产率提高，人工作业率降

7、低）。7 不溶解阳极的寿命取决类型、工作电流密度以及与各种电镀化学物质的接触；由于铜离子容易集中在孔的边沿部份（高电流密度区域）快速堆积，而孔的中央局部（即低电流密度区域）堆积速度则相对地缓慢得多。这样导致铜的堆积分布极不均匀：行为称为“狗骨状”以适中的电流密度操作会出现狗骨状，以较低的电流密度会出现筒裂现象，以较高的电流密度操作会出现烧集现象。对于电镀线路板来说无疑是一个沉重的冲击。铂钛不溶解阳极的使用在硫酸电解液中， 反向脉冲电镀阳极也因此而生。氯化物存在于这种电流环境中，一段时间后会使铂层剥落。五、设计钛电极类型的考虑依据1 钛电极电解槽安装中对阳极的要求；2 钛电极工艺条件，例如电解质

8、（液）成分、温度、电流密度、使用寿命等；3钛电极的机械负荷；4钛电极基体材料的导电能力。六、阳极使用寿命的影响因素主要有哪些:1 电流密度：电流密度和阳极寿命成反比.电流越大,阳极使用寿命越短 .2钛基材：阳极的基材一般选用纯钛,且要求在TA1 的材质以上 , 若使用的基材纯度不够, 耐腐蚀性能就会大打折扣, 对阳极的使用寿命有很大影响。3 电解液： 电解液中禁止含有氟离子,氰基离子和硫离子,如有则对阳极的寿命影响也比较大。4倒极：倒极是阳极修复时时常采用的一种方式,可以使已经钝化的旧涂层从基体表面脱落.所以在使用中禁止到极。5频繁断电：在没有电流通过的情况下,涂层在溶液中长时间浸泡会受到很大

9、损害。6 人为损伤：阳极表面不能有硬伤,如果部分涂层受损,即使是很小的一道划伤,也会使阳极迅速被腐蚀钝化,最后导致失效。7 短路： 禁止在通电情况下的阴阳极接触.短路造成的瞬间电流非常大,可烧毁极板。七、铱混合金属氧化物涂层钛阳极注意事项1 铱金属氧化物涂层钛阳极（简称铱MMO 涂层钛阳极）需安装在建议的电解条件下。2 避免油或油脂污染铱MMO 涂层。3 铱MMO 涂层是表面多孔且比表面积较大的陶瓷涂层，具有良好的电化学特性。铱 MMO 非常容易在坚硬物体摩擦或敲击其表面时而被划伤或损伤：禁止将铱MMO 涂层表面直接放置于金属表面，应在坚硬表面上覆盖起到保护作用的纸或塑料薄膜；禁止将铱MMO涂

10、层表面在任何坚硬表面拖拉或滑动；如果铱 MMO 涂层表面有污垢或沉淀物，禁止用任何研磨机械方式来进行清洁。禁止使用例如钢丝刷，砂纸打磨，砂纸或高压喷水的方式进行阳极表面清洁。4 当钛阳极从电镀槽拆下后，应立即用水冲洗干净。以防止酸的腐蚀，这是因为电解质在涂层表面变干而致使酸的浓度增加。5 需要存放较长时间的钛阳极应该用例如充气塑料包装材料仔细包装好，以避免铱MMO 涂层表面被划伤，或者落尘。6 将铱MMO 涂层涂于钛阳极的活性部分可使电流通过钛阳极涂层表面传递至电解质中，同时没有涂层的钛表面仍然保持为惰性。如果小面积铱MMO 涂层有机械损伤，涂层下面的钛直接与电解质接触，钛阳极仍然能继续正常操

11、作，这是因为在阳极化条件下，钛表面形成了起到保护作用，有粘合性的氧化膜。7 电极之间应始终保持一点距离。钛阳极和镀件之间意外地发生短路会造成对铱MMO 涂层无法换回的损坏并且也会损坏钛基体。如果发生严重的短路，钛阳极会被完全破坏。8 只要钛阳极浸于或直接与电解质接触，钛阳极必须要处于阳 极化状态。如果钛阳极没有通电，可在钛阳极上加一低正极电压（剩余电压） 。这只需在阳极和阴极之间施加2 伏特电压即可，无需使用电源及大量的电流。铱 MMO 涂层钛阳极禁止在任何时候处于电极反向的状态。9 追踪在电解质中的杂质，例如铅， 铁和钡的含量应得到控制。这样不会产生大量的阳极沉淀物。阳极沉淀物会堵塞钛阳极表

12、面从而导致阳极电流分布不均。10 有机添加剂加入电解质中，不同的添加剂会对钛阳极的寿命造成不同影响。铱 MMO 涂层钛阳极寿命会特别因为添加剂或具有合成特性的添加氧化物影响下显著缩短。11 去除铱MMO 涂层钛阳极表面沉淀物盐酸 该酸对于去除各种形式的锈类沉淀物和含钙沉淀物非常有效。因为其还原特性，只能在室温操作，并且需浓度37%盐酸所占容积百分比不大于10%的稀释溶液。因为钛阳极还是很容易受到类似盐酸等还原酸的侵蚀，所以阳极与其接触的时间应保持在最小值，一般为10 分钟。为了减少盐酸侵蚀程度，在进行清洗之前，可在清洗液中加入0.1%氯化铁。注意事项：在用盐酸清洗后，应将钛阳极彻底用水清洗，最好完全浸入水中保持至少10 分钟。柠檬酸-在 40-50 ° C 温度下， 5-10% 柠檬酸的水溶能