CN101575714A - 钛/铜层状复合电极板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有色金属提取、氯碱工业等领域用于不溶性阳极的一种钛/铜层状复合板及其制备方法，采用电弧喷涂法、熔铸法或喷射沉积法制备出内芯为铜、外层由钛包覆的钛/铜层状复合板，此三种方法制备工艺简单，易操作，适应产业化生产，所制备出的钛/铜层状复合板界面结合性、导电性、耐蚀性优异，用其作为基板所制备出的涂层钛阳极，使电极内阻降低、电流分布均匀、产品纯度高，槽电压与传统涂层钛电极相比降低0.1～0.8V，从而达到节能降耗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属提取、氯碱工业等领域用于不溶性阳极基板钛/铜层状复合板的制备方法。
背景技术
钛电极因其优异的耐蚀性和尺寸稳定性广泛应用于有色金属提取和氯碱工业领域，但传统的涂层钛电极以钛或钛合金为基板，存在内阻大、电流效率低等缺陷，目前国内外的研究重点主要是对合金体系和镀层方面的研究，以改善电极的使用性能，而该方法对降低电极内阻没有明显的作用。
钛/铜层状复合材料综合钛优良的耐蚀性能和铜良好的导电性，应用于钛电极，能改善电极的导电性以及电流的均匀分布，从而提高电极的综合性能。
目前，钛/铜复合比较成熟的工艺有爆炸复合、热轧、焊接，上述几种工艺存在能耗大，生产成本高，几何精度差，成品率低等问题。
因此，研制出一种制备工艺简单、生产成本低、能耗小、材料利用率高、尺寸精度高的钛/铜复合材料的制备方法是当今研究人员所面临的技术难题。本发明人经过多年的基础研究，找到了一种钛/铜复合材料的制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对钛电极材料内阻较大的问题，提供一种制备工艺简单、生产成本低、材料利用率高、尺寸精度高、导电性能好的钛/铜复合材料及其制备方法。
本发明钛/铜层状复合电极板特征在于：采用电弧喷涂法在钛或铜板上喷涂一层铜或钛、或采用喷射沉积法在钛或铜板上喷射沉积一层铜或钛、或采用熔铸法在制作好的钛盒直接注射浇铸铜，热处理轧制后包边焊接，得到以内芯为铜，外层由钛包覆的钛包铜层状复合板，其中钛层的厚度为0.6～1.2mm。
所述的包边焊接是氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中任一种。
钛/铜复合方法包括采用电弧喷涂法、熔铸法或喷射沉积法制备出内芯为铜、外层由钛包覆的层状复合板。
所述的电弧喷涂法是在钛或铜板上喷涂一层铜或钛；所述的喷射沉积法在钛或铜板上喷射沉积一层铜或钛；所述的熔铸法在制作好的钛盒直接注射浇铸铜。
所述电弧喷涂法的具体步骤是：将铜板去油、表面处理，利用电弧喷涂机喷涂包覆一层钛，然后在500～900℃下进行热轧，冷轧，制得钛包铜复合板；或将钛板去油、表面处理，喷砂、侵蚀，利用电弧喷涂机在钛板的一个面喷涂一定厚度的铜层，所得覆铜钛板在400～850℃下进行热轧，后冷轧，得钛/铜复合板，再将铜面涂覆铜焊接剂后，两钛铜复合板铜面叠加复合，热处理，通过氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中的一种包边焊接，制得钛包铜复合板。上述两种方法制得钛包铜复合板经表面处理涂层后，即制得生产用钛阳极板。
所述喷射沉积法的制备步骤是：将铜板去油，喷砂，预热至300～700℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化头双面沉积一层钛，在500～900℃下热轧，冷轧，制得钛包铜复合板；或将钛板去油，喷砂，预热温度为300～800℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化喷头在钛板的一个面喷射沉积一层铜，后在400～850℃下进行热轧，冷轧，制得钛/铜复合板，再将铜面涂覆铜焊接剂后，两钛铜复合板铜面叠加复合，热处理，通过氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中的一种包边焊接，制得钛包铜复合板。上述两种方法制得钛包铜复合板经表面处理涂层后，即制得生产用钛阳极板。
所述熔铸法的具体步骤是：将钛板去油、喷砂、清洗干净，通过熔化焊、闪光对焊、氩弧焊、埋弧焊、电子束焊、等离子弧焊或电阻焊制备成钛盒，预热至300～800℃，将1100～1300℃熔融态的铜注入钛盒，随后在300～800℃温度下进行热轧，冷轧，制备成钛包铜复合板。
所述喷涂或沉积铜层厚度为0.5～1.0mm、钛层厚度为0.8～1.2mm。
所述钛可为纯钛或钛合金，铜可为纯铜或铜合金。
本发明所述的钛/铜复合技术包括采用电弧喷涂法、熔铸法或喷射沉积法制备出内芯为铜、外层由钛包覆的钛/铜层状复合板，具体叙述如下：
(1)电弧喷涂制备钛/铜(钛包铜)复合板步骤如下：
将钛板去油、喷砂，利用电弧喷涂机喷涂一层0.5～1.0mm厚的铜层，所得覆铜钛板在300～800℃下进行热轧，后冷轧，制得钛铜复合板，电弧喷涂工艺参数为电弧电压32～42V、工作电流160～200A、空气压力0.3～0.9MPa、喷涂距离80～200mm。
将铜板去油、喷砂、清洗干净，利用电弧喷涂机双面喷涂一层0.8～1.2mm厚的钛层，在500～900℃下进行热轧，后冷轧，制得钛包铜复合板，电弧喷涂工艺参数为电弧电压32～42V、工作电流160～200A、空气压力0.3～0.9MPa、喷涂距离80～200mm。
(2)喷射沉积制备钛/铜(钛包铜)复合板步骤如下：
将钛板去油、喷砂、清洗干净，预热温度为400～800℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化喷头沉积一层0.5～1.0mm铜层，在300～800℃下进行热轧，后冷轧，制得钛/铜复合板。
将铜板去油、喷砂、清洗，预热温度为300～800℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化喷头双面沉积0.8～1.2mm钛层，在300～800℃下进行热轧，后冷轧，制得钛包铜复合板。
上述方法(1)和(2)中钛板厚度为0.8～1.2mm，铜板厚度为0.6～1.5mm。
上述方法(1)和(2)中所制得钛铜复合板，铜面涂覆铜焊接剂，后两钛铜复合板铜面叠加复合，热处理，通过氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中的一种包边焊接，制得钛包铜复合板。
(3)熔铸法制备钛包铜复合材料步骤如下：
将钛板去油、喷砂、清洗干净，通过熔化焊、闪光对焊、氩弧焊、埋弧焊、电子束焊、等离子弧焊、电阻焊制备成钛盒，预热至300～800℃，将1100～1300℃熔融态的铜注入钛盒，随后在300～800℃温度下进行热轧，冷轧，制备成钛包铜复合板。
所述钛包铜复合板，即为制备钛电极所用基板，进行表面处理、涂层，制得生产用钛阳极板。
上述所有的钛、铜，可为纯铜、纯钛，或铜合金、钛合金。
本发明制备工艺简单，易操作，适应产业化生产，所制备出的钛/铜层状复合板界面结合性、导电性、耐蚀性优异，用其作为基板所制备出的涂层钛阳极，使电极内阻降低、电流分布均匀、产品纯度高，槽电压与传统涂层钛电极相比降低0.1～0.8V，从而达到节能降耗的效果。
附图说明
图1中(a)为钛/铜复合板局部剖面图及(b)为复合剖面图。
图2中(a)为钛包铜复合板结构示意图及(b)为局部剖面图。
图3为钛盒结构示意图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1将120×120×0.8mm钛板表面去油、喷砂、清洗干净，利用工作参数为喷涂电压32V、电流160A、空气压力0.5MPa、喷涂距离100mm CDM-1620电弧喷涂机喷涂0.6mm厚的铜层，在温度600℃下进行热轧，后冷轧，制得钛铜复合板，铜面涂覆一层铜焊接剂，施加一定压力叠加两钛铜复合板铜面，600℃加热炉中保温60分钟，冷轧，通过氩弧焊包边焊接，制得钛包铜复合板，涂层应用于电解中，槽电压降低0.7V。
实施例2将100×100×1.0mm铜板表面去油、喷砂、清洗干净，电弧喷涂机工作参数为喷涂电压48V、电流200A、空气压力0.5MPa、喷涂距离100mm双面喷涂0.8mm厚的钛层，在900℃温度下进行热轧，后冷轧，制得钛包铜复合板，涂层应用，槽电压降低0.5V。
实施例3将120×120×0.8mm钛板表面去油、喷砂、清洗干净，放入氩气氛沉积室，预热至500℃雾化沉积0.6mm厚的铜层，在温度500℃下进行热轧，后冷轧，制得钛铜复合板，铜面涂覆一层铜焊接剂，叠加施加一定压力，600℃加热炉中保温60分钟，冷轧，用氩弧焊包边焊接，制得钛包铜复合板，涂层应用，槽电压降低0.2V。
实施例4将100×100×1.0mm铜板表面去油、喷砂、清洗干净，放入氩气氛沉积室，预热至700℃双面雾化沉积1.0mm厚钛层，在900℃温度下进行热轧，后冷轧，制得钛包铜复合板，涂层应用，槽电压降低0.4V。
实施例5将0.8mm厚的钛板表面去油、喷砂、清洗干净，通过氩弧焊制备成外形尺寸为120×120×6mm的钛盒，预热至500℃，将1200℃熔融态铜注入盒中，后进行600℃的热轧，冷轧，制备成钛包铜复合板，涂层应用，槽电压降低0.3V。
Claims (9)
1.一种钛/铜层状复合电极板，其特征在于，采用电弧喷涂法在钛或铜板上喷涂一层铜或钛、或采用喷射沉积法在钛或铜板上喷射沉积一层铜或钛、或采用熔铸法在制作好的钛盒直接注射浇铸铜，热处理轧制后包边焊接，得到以内芯为铜，外层由钛包覆的钛包铜层状复合板，其中钛层的厚度为0.6～1.2mm。
2、如权利要求1所述的钛/铜层状复合电极板，其特征在于所述的包边焊接是氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中任一种。
3.一种钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于，钛/铜复合方法包括采用电弧喷涂法、熔铸法或喷射沉积法制备出内芯为铜、外层由钛包覆的层状复合板。
4、根据权利要求3所述的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述的电弧喷涂法是在钛或铜板上喷涂一层铜或钛；所述的喷射沉积法在钛或铜板上喷射沉积一层铜或钛；所述的熔铸法在制作好的钛盒直接注射浇铸铜。
5、根据权利要求4所述的的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述电弧喷涂法的具体步骤是：将铜板去油、表面处理，利用电弧喷涂机喷涂包覆一层钛，然后在500～900℃下进行热轧，冷轧，制得钛包铜复合板；或将钛板去油、表面处理，喷砂、侵蚀，利用电弧喷涂机在钛板的一个面喷涂一定厚度的铜层，所得覆铜钛板在400～850℃下进行热轧，后冷轧，得钛/铜复合板，再将铜面涂覆铜焊接剂后，两钛铜复合板铜面叠加复合，热处理，通过氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中的一种包边焊接，制得钛包铜复合板。上述两种方法制得钛包铜复合板经表面处理涂层后，即制得生产用钛阳极板。
6、根据权利要求4所述的的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述喷射沉积法的制备步骤是：将铜板去油，喷砂，预热至300～700℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化头双面沉积一层钛，在500～900℃下热轧，冷轧，制得钛包铜复合板；或将钛板去油，喷砂，预热温度为300～800℃，送入真空或氩气氛沉积室，通过压力雾化喷头在钛板的一个面喷射沉积一层铜，后在400～850℃下进行热轧，冷轧，制得钛/铜复合板，再将铜面涂覆铜焊接剂后，两钛铜复合板铜面叠加复合，热处理，通过氩弧焊、埋弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊、电阻缝焊中的一种包边焊接，制得钛包铜复合板。上述两种方法制得钛包铜复合板经表面处理涂层后，即制得生产用钛阳极板。
7、根据权利要求4所述的的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述熔铸法的具体步骤是：将钛板去油、喷砂、清洗干净，通过熔化焊、闪光对焊、氩弧焊、埋弧焊、电子束焊、等离子弧焊或电阻焊制备成钛盒，预热至300～800℃，将1100～1300℃熔融态的铜注入钛盒，随后在300～800℃温度下进行热轧，冷轧，制备成钛包铜复合板。
8.根据权利要求5或6所述的的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述喷涂或沉积铜层厚度为0.5～1.0mm、钛层厚度为0.8～1.2mm。
9、根据权利要求5、6或7所述的的钛/铜层状复合电极板的制备方法，其特征在于：所述钛可为纯钛或钛合金，铜可为纯铜或铜合金。
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