CN103060875B - 一种铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法，先将铜基材用工业碱性除油剂进行前处理，再以电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料，该惰性复合阳极材料呈灰色，厚度为100～150μm，结合力优良，结晶平整致密。本发明避免了阳极溶解物对阴极镀铬层的污染，改善了阴极产品质量；加入具有良好催化活性和导电性的五氧化二锑提升了电极材料的催化活性，能有效降低电镀过程的槽电压0.2～0.4V，节约电耗；二氧化钛的加入能够有效抑制电镀过程中的三价铬氧化为六价铬，极大提高了镀液的稳定性，延长了镀液的使用寿命；纳米稀土氧化物的加入起到细化晶粒的作用，使镀层更加平整致密，能有效提高阳极材料的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于三价铬镀铬阳极材料技术领域，具体涉及一种三价铬镀铬用铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法。
背景技术
三价铬镀铬是新一代镀铬技术的研究热点，具有极高的研究开发价值和广阔的应用前景。但是三价铬镀铬操作又存在许多多问题：（1）三价铬易在阳极氧化为六价铬而毒化镀液；（2）镀液成分复杂、稳定性差，对杂质敏感；（3）镀铬层色泽较暗，无法镀厚铬。研究者对三价铬镀铬工艺的研究发现，阳极起着关键作用，它直接影响镀液的分散能力，稳定性、深镀能力，产品质量及能耗。目前三价铬镀铬研究与应用进展缓慢的主要原因就是现有阳极材料的固有缺陷和不足造成。目前使用和研究的主要为以下四种阳极：
1、铅及铅基合金阳极
铅及铅合金作为三价铬电镀常用的阳极材料，但其在电镀过程中仍然有很多不足，主要表现在：表面容易生成导电性差的铬酸铅，导致槽电压升高；铅氧化物会促使三价铬离子的氧化；铅化合物进入镀液会降低阴极产品质量。为此，研究者开发了Pb-Ag-Ti、Pb-Sn-Ag-Se等多种多元合金阳极。这类阳极机械性能稳定，耐腐蚀性强，使用寿命长，槽电压低，但是任然有有阳极泥产生，Ag回收损失大，成本高。
2、石墨阳极
石墨阳极主要用于氯化物体系中三价铬镀铬，其导电性好，槽电压低，成本低。主要缺点是：（1）无法抑制三价铬的氧化；（2）石墨较脆，难以加工，机械强度低；（4）石墨易溶解产生粉渣污染镀液。
3、镀铂阳极
在一些价格较低的金属基体上镀铂形成镀铂阳极，其中Pt/Ti镀层是三价铬镀铬研究中常用的阳极。但镀铂阳极易导致Cr3+氧化成Cr6+、制作成本高等缺点限制了其应用与发展。
4、钛基涂层阳极
钛基涂层阳极被广泛运用在三价铬镀铬研究中，目前集中研究的钛基涂层电极主要有钛基钌钛氧化膜电极、Ti-IrO2电极、Ti-PbO2电极。但钛基涂层阳极价格昂贵，制作工艺复杂，基体与镀层间结合力不稳定，目前仅限于实验室研究，无法在三价铬镀铬工艺中规模化应用。
发明内容
本发明的目的是一种在导电性好的铜基体上制备SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的方法，该惰性复合阳极材料具有高耐蚀性，高电流效率，高电催化活性等优点，用作三价铬镀铬阳极使用可有效降低槽电压，抑制三价铬的氧化，且制造成本低，可有效克服传统阳极存在的不足。
本发明通过以下技术方案实现：一种铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法，经过下列各步骤：
（1）铜基材前处理：采用200目砂纸打磨铜基材，再在50℃下用工业碱性除油剂浸泡1～3分钟进行除油；
所述步骤（1）的工业碱性除油剂为含30g/L磷酸三钠（Na3PO4）和12g/L硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液。
（2）电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料：先配制镀液，并将镀液进行超声波分散20～30分钟；再将步骤（1）中经前处理的铜基材作阳极，以铜板为阴极，在温度50～60℃、阳极电流密度2～3A/dm2、转速220～280r/min的搅拌条件下进行电镀1～2小时，然后阳极经水洗、干燥后，即得到铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料。
所述步骤（2）的镀液为含下列浓度的各组分的水溶液：硝酸亚锡120～150g/L、三乙醇胺2～4g/L、五氧化二锑6～9g/L、二氧化铈4～8g/L、二氧化钛18～24g/L。
所述五氧化二锑的粒度为50～60nm。
所述二氧化铈的粒度为20～30nm。
所述二氧化钛的粒度为200～300nm。
所述步骤（2）的铜板的面积为待镀铜基材的2～3倍。
该惰性复合阳极材料呈灰色，厚度为100～150μm，结合力优良，结晶平整致密。
本发明采用电沉积技术制备掺杂纳米级五氧化二锑（Sb2O5）、纳米级二氧化铈（CeO2）和纳米级二氧化钛（TiO2）的铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料。该阳极材料在三价铬镀铬中使用时，其表面物质不发生溶解，避免了阳极溶解物对阴极镀铬层的污染，改善了阴极产品质量；加入具有良好催化活性和导电性的五氧化二锑（Sb2O5）提升了电极材料的催化活性，能有效降低电镀过程的槽电压0.2～0.4V，节约电耗；二氧化钛（TiO2）的加入能够有效抑制电镀过程中的三价铬氧化为六价铬，极大提高了镀液的稳定性，延长了镀液的使用寿命；纳米稀土氧化物（CeO2）的加入起到细化晶粒的作用，使镀层更加平整致密，能有效提高阳极材料的耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
（1）铜基材前处理：采用200目砂纸打磨铜基材，再在50℃下用工业碱性除油剂浸泡3分钟进行除油；其中，工业碱性除油剂为含30g/L磷酸三钠（Na3PO4）和12g/L硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液；
（2）电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料：先配制镀液，为含下列浓度的各组分的水溶液：硝酸亚锡120g/L、三乙醇胺2g/L、粒度为50～60nm的五氧化二锑6g/L、粒度为20～30nm的二氧化铈4g/L、粒度为200～300nm的二氧化钛18g/L；并将镀液进行超声波分散30分钟；再将步骤（1）中经前处理的铜基材作阳极，以铜板为阴极，其面积为待镀铜基材的2倍，在温度50℃、阳极电流密度3A/dm2、转速250r/min的搅拌条件下进行电镀1.5小时，然后阳极经水洗、干燥后，即得到铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料。镀层厚度为120μm。
实施例2
（1）铜基材前处理：采用200目砂纸打磨铜基材，再在50℃下用工业碱性除油剂浸泡1分钟进行除油；其中，工业碱性除油剂为含30g/L磷酸三钠（Na3PO4）和12g/L硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液；
（2）电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料：先配制镀液，为含下列浓度的各组分的水溶液：硝酸亚锡140g/L、三乙醇胺3g/L、粒度为50～60nm的五氧化二锑8g/L、粒度为20～30nm的二氧化铈6g/L、粒度为200～300nm的二氧化钛20g/L；并将镀液进行超声波分散25分钟；再将步骤（1）中经前处理的铜基材作阳极，以铜板为阴极，其面积为待镀铜基材的3倍，在温度55℃、阳极电流密度2A/dm2、转速220r/min的搅拌条件下进行电镀2小时，然后阳极经水洗、干燥后，即得到铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料。镀层厚度为150μm。
实施例3
（1）铜基材前处理：采用200目砂纸打磨铜基材，再在50℃下用工业碱性除油剂浸泡2分钟进行除油；其中，工业碱性除油剂为含30g/L磷酸三钠（Na3PO4）和12g/L硅酸钠（Na2SiO3）的水溶液；
（2）电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料：先配制镀液，为含下列浓度的各组分的水溶液：硝酸亚锡150g/L、三乙醇胺4g/L、粒度为50～60nm的五氧化二锑9g/L、粒度为20～30nm的二氧化铈8g/L、粒度为200～300nm的二氧化钛24g/L；并将镀液进行超声波分散20分钟；再将步骤（1）中经前处理的铜基材作阳极，以铜板为阴极，其面积为待镀铜基材的3倍，在温度60℃、阳极电流密度3A/dm2、转速280r/min的搅拌条件下进行电镀1小时，然后阳极经水洗、干燥后，即得到铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料。镀层厚度为140μm。
Claims (3)
1.一种铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）铜基材前处理：采用200目砂纸打磨铜基材，再在50℃下用工业碱性除油剂浸泡1～3分钟进行除油；
（2）电沉积制备铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料：先配制镀液，并将镀液进行超声波分散20～30分钟；再将步骤（1）中经前处理的铜基材作阳极，以铜板为阴极，在温度50～60℃、阳极电流密度2～3A/dm2、转速220～280r/min的搅拌条件下进行电镀1～2小时，然后阳极经水洗、干燥后，即得到铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料，所述镀液为含下列浓度的各组分的水溶液：硝酸亚锡120～150g/L、三乙醇胺2～4g/L、五氧化二锑6～9g/L、二氧化铈4～8g/L、二氧化钛18～24g/L；其中五氧化二锑的粒度为50～60nm，二氧化铈的粒度为20～30nm，二氧化钛的粒度为200～300nm。
2.根据权利要求1所述的铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）的工业碱性除油剂为含30g/L磷酸三钠和12g/L硅酸钠的水溶液。
3.根据权利要求1所述的铜基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性复合阳极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）的铜板的面积为待镀铜基材的2～3倍。
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| CN102051640A (zh) * | 2010-11-17 | 2011-05-11 | 昆明理工大学 | 一种锌电积用Al基Pb-ZrO2-CeO2复合阳极材料的制备方法 |
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2013
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| Publication number | Publication date |
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