CN112768111B - 防腐导电复合件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防腐导电复合件及其制备方法，所述防腐导电复合件包括由钛箔和铜箔复合并卷绕形成的卷绕体；所述钛箔包括相接的第一段和第二段，所述第二段设有防腐层形成防腐段；所述卷绕体的最外层由所述防腐段形成。本发明的防腐导电复合件，其将钛基与铜基进行大面积的结合，增加了材料的导电性；通过卷绕成型，可灵活制备出预定尺寸的电极尺寸。与传统的钛包铜工艺相比，制备工艺简单，导电性优异，且钛材料的利用率高，产品尺寸大小可灵活控制。

Description

防腐导电复合件及其制备方法
技术领域
本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种防腐导电复合件及其制备方法。
背景技术
制备出兼具高导电性和优良耐腐蚀性的电极材料一直是科研人员们致力研究的方向。目前，钛基阳极料因具备防腐性能优良、效率高、清洁环保等优势而被广泛应用于电镀行业。钛本身的导电性能较低，常采用钛包铜复合材料，以提高电极的导电性能。由于钛包铜复合材料存在制备工艺复杂、导电性能提升有限以及材料的形状单一、不利于加工成较小尺寸的零件等缺点，导致传统的钛包铜材料应用领域受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种耐电解腐蚀的防腐导电复合件及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种防腐导电复合件，包括由钛箔和铜箔复合并卷绕形成的卷绕体；所述钛箔包括相接的第一段和第二段，所述第二段设有防腐层形成防腐段；所述卷绕体的最外层由所述防腐段形成。
优选地，所述钛箔的厚度为0.03mm-0.1mm；所述铜箔的厚度为0.01mm-0.07mm。
优选地，所述防腐层为镀铂层、二氧化铱涂层或者亚氧化钛纳米陶瓷涂层。
优选地，在所述卷绕体上，所述防腐段远离所述第一段的一端端部通过绝缘胶粘接在所述防腐段连接所述第一段的一端端部上。
优选地，所述防腐段的设置长度L1满足以下关系式：
L1＝(3+π)*W-2D；
其中，W为卷绕体的宽度，D为卷绕体的厚度，π取3.14。
优选地，所述导电复合材料还包括夹设在所述钛箔和铜箔之间的导电粘接层。
优选地，所述导电粘接层的体积电阻率≤6*10-4ohm-cm。
优选地，所述防腐导电复合件还包括覆设在所述卷绕体相对两端的密封胶。
本发明还提供一种防腐导电复合件的制备方法，包括以下步骤：
S1、预制钛箔，所述钛箔包括相接的第一段和第二段，在所述钛箔的第二段进行表面处理形成防腐层，使所述第二段形成防腐段；
S2、在所述铜箔上涂布导电粘胶，将所述钛箔和铜箔辊压复合在一起；
S3、再在所述钛箔和/或铜箔上涂布导电粘胶，经卷绕机进行卷绕形成卷绕体，并使所述防腐段卷绕形成所述卷绕体的最外层；
S4、将所述卷绕体置于模具型腔中压合固定，固化成型。
优选地，步骤S3中，将辊压复合的钛箔和铜箔定位在卷绕机的卷针上，所述卷针转动后将辊压复合的钛箔和铜箔进行卷绕形成卷绕体；
其中，所述铜箔的长度L2满足以下关系式：
Figure BDA0002867886890000031
其中，
Figure BDA0002867886890000032
W0＝W-D*λ；W为卷绕体的宽度，D为卷绕体的厚度，λ取值2～3，T1为钛箔的厚度，T2为铜箔的厚度，W0为卷针的宽度；
所述钛箔的长度L3满足：L3＝L1+L2；
L1为钛箔上的防腐段的设置长度。
优选地，还包括以下步骤：
S5、在固化成型后的卷绕体的相对两端进行封胶。
本发明的防腐导电复合件，将钛基与铜基进行大面积的结合，增加了材料的导电性；通过卷绕成型，可灵活制备出预定尺寸的电极尺寸。与传统的钛包铜工艺相比，制备工艺简单，导电性优异，且钛材料的利用率高，产品尺寸大小可灵活控制。钛基上通过防腐层的设置具备防腐性能，结合铜基的优良导电性，赋予了该防腐导电复合件良好的导电性和优异的耐电解腐蚀性。
本发明的防腐导电复合件适用于水下导电连接器件，电池电极材料以及水下电源正极输出端口材料等诸多领域；应用于水下导电连接器件可有效防止连接器被电解腐蚀失效，省去了传统连接器件复杂的防水结构，大大降低了水下导电连接器件的制造成本，使其可靠性得到保证。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的防腐导电复合件的剖面结构示意图；
图2是本发明中实施例所得电极进行过流能力测试的时间与温度关系图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的防腐导电复合件，包括卷绕体10。卷绕体10由钛箔和铜箔复合并卷绕形成。
其中，钛箔的厚度为0.03mm-0.1mm，采用工业纯钛制成；铜箔的厚度为0.01mm-0.07mm，采用纯铜制成。
钛箔包括相接的第一段11和第二段12，第二段12设有防腐层形成防腐段；防腐层可以是镀铂层、二氧化铱涂层或者亚氧化钛纳米陶瓷涂层。卷绕体10的最外层由防腐段形成，使得该卷绕体10具有耐电解防腐性能。在卷绕体10上，防腐段远离钛箔第一段11的一端端部通过绝缘胶15粘接在防腐段连接钛箔第一段11的一端端部上。
钛箔整体的长度大于铜箔13的长度，主要先以其第一段11与铜箔13复合并卷绕，铜箔13在卷绕体10中作为电子主要传导层。钛箔的第二段12(即防腐段)在外侧将裸露的第一段11和铜箔13包覆。
防腐段的设置长度L1满足以下关系式：L1＝(3+π)*W-2D。
其中，π取3.14，W和D分别为卷绕体10的宽度和厚度。
为了避免卷绕体10中钛箔和铜箔13从卷绕体10的两端伸出，钛箔在未叠合卷绕前的宽度W1与卷绕体10的长度L关系如下：W1＝L；铜箔13在未叠合卷绕前的宽度W2与卷绕体10的长度L关系如下：W2＝0.8L～0.95L。
作为优选，本实施例的卷绕体10中，钛箔的第一段11的自由端部与铜箔13的一端相对叠合，第一段11和铜箔13的其他部分朝同一方向进行卷绕，使得在卷绕体10的内部，第一段11的自由端部相对两侧均有铜箔13叠置包覆，并且第一段11卷绕形成的钛箔圈分别与铜箔13卷绕形成的每一铜箔圈交叉。
进一步地，本发明的导电复合材料还包括夹设在钛箔和铜箔13之间的导电粘接层14，覆设在卷绕体10相对两端的密封胶(未图示)。
导电粘接层14用于将钛箔和铜箔13粘接复合在一起，其体积电阻率≤6*10-4ohm-cm。
导电粘接层14由导电粘胶形成，该导电粘胶以环氧树脂胶为树脂基体，以铝粉、铜粉、银粉和石墨烯中一种或多种作为导电粒子，外加溶剂、交联剂、偶联剂、防腐剂、增韧剂和触变剂等配置而成。
密封胶为环氧树脂胶或耐高温弹性硅胶。
本发明的防腐导电复合件的制备方法，参考图1，可包括以下步骤：
S1、预制钛箔，钛箔包括相接的第一段11和第二段12，在钛箔的第二段12进行表面处理形成防腐层，使第二段12形成防腐段。
S2、在钛箔和/或铜箔13上涂布导电粘胶，将钛箔和铜箔13辊压复合在一起。
S3、再在钛箔和/或铜箔13上涂布导电粘胶，经卷绕机进行卷绕形成卷绕体10，并使防腐段卷绕形成卷绕体10的最外层。
作为选择，在辊压复合前，将钛箔的第一段11的自由端部与铜箔13的一端相对叠合。在卷绕时，将钛箔的第一段11和铜箔13的其他部分朝同一方向进行卷绕，使得在卷绕体10的内部，第一段11的自由端部相对两侧均有铜箔13叠置包覆；第一段11卷绕形成的钛箔圈分别与铜箔13卷绕形成的每一铜箔圈交叉。钛箔的第二段12再包覆在裸露的第一段11和铜箔13外。
在卷绕时，将辊压复合的钛箔和铜箔定位在卷绕机的卷针上，卷针转动后将辊压复合的钛箔和铜箔进行卷绕形成卷绕体10。其中，铜箔13的长度L2(未卷绕前的长度)满足以下关系式：
Figure BDA0002867886890000061
其中，
Figure BDA0002867886890000062
W0＝W-D*λ；W为卷绕体10的宽度，D为卷绕体10的厚度，λ取值2～3，T1为钛箔的厚度，T2为铜箔13的厚度，W0为卷针的宽度。钛箔的长度L3(未卷绕前的长度)满足：L3＝L1+L2，L1为钛箔上的防腐段的设置长度。
S4、将卷绕体10置于模具型腔中压合固定，固化成型。导电粘胶固化后形成导电粘接层14，主要作用是将钛箔和铜箔13粘接在一起，形成整体且不散开的卷绕体10。
S5、在固化成型后的卷绕体10的相对两端进行封胶。封胶采用的密封胶为环氧树脂胶或耐高温弹性硅胶。
下面以具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
0.05mm厚度的钛箔表面镀铂处理后作为防腐层，0.05mm的铜箔为电子主要传导层，以导电银胶为导电粘胶；钛箔。铜箔宽度分别为52mm、60mm。经涂布，辊压、卷绕之后制备出防腐导电复合件(也作为电极)，电极的长度为60mm，宽度为20mm，厚度为2mm。将电极两端封胶并固化完成后得到成品。
过流能力测试：使用12V直流电源以及5000W的交直流负载仪测试电极的过流能力，以50A电流持续流过电极，电极表面贴温感测试，每隔30s记录温度一次。持续测试20min，电极表面温度最高50.2℃，测试的时间和温度如图2所示。
耐电解腐蚀能力测试：将电极连接到12V直流电源的正极，同时将电源的负极与正极浸泡在盛满海水的容器中持续7天，测试采用分光光度法测试出水中的中铜离子浓度为铜：1.47mg/l。测试完成后，测试溶液中铜离子的浓度为1.53mg/l，铜离子浓度基本无变化，表明电极未发生溶解腐蚀。观察溶液颜色无任何变化，亦无杂质沉淀产生。电极表面保持完成，无腐蚀迹象。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防腐导电复合件，其特征在于，包括由钛箔和铜箔复合并卷绕形成的卷绕体；所述钛箔包括相接的第一段和第二段，所述第二段设有防腐层形成防腐段；所述卷绕体的最外层由所述防腐段形成；
所述钛箔的长度大于所述铜箔的长度，所述钛箔以所述第一段与所述铜箔复合并卷绕，所述第二段在所述卷绕体的外侧将裸露的所述第一段和铜箔包覆；
所述防腐段的设置长度L1满足以下关系式：
L1＝(3+π)*W-2D；
其中，W为卷绕体的宽度，D为卷绕体的厚度，π取3.14。
2.根据权利要求1所述的防腐导电复合件，其特征在于，所述钛箔的厚度为0.03mm-0.1mm；所述铜箔的厚度为0.01mm-0.07mm。
3.根据权利要求1所述的防腐导电复合件，其特征在于，所述防腐层为镀铂层、二氧化铱涂层或者亚氧化钛纳米陶瓷涂层。
4.根据权利要求1所述的防腐导电复合件，其特征在于，在所述卷绕体上，所述防腐段远离所述第一段的一端端部通过绝缘胶粘接在所述防腐段连接所述第一段的一端端部上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的防腐导电复合件，其特征在于，所述导电复合材料还包括夹设在所述钛箔和铜箔之间的导电粘接层。
6.根据权利要求5所述的防腐导电复合件，其特征在于，所述导电粘接层的体积电阻率≤6*10-4ohm-cm。
7.根据权利要求5所述的防腐导电复合件，其特征在于，所述防腐导电复合件还包括覆设在所述卷绕体相对两端的密封胶。
8.一种权利要求1-7任一项所述的防腐导电复合件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预制钛箔，所述钛箔包括相接的第一段和第二段，在所述钛箔的第二段进行表面处理形成防腐层，使所述第二段形成防腐段；
S2、在所述钛箔和/或铜箔上涂布导电粘胶，将所述钛箔和铜箔辊压复合在一起；
S3、再在所述铜箔上涂布导电粘胶，经卷绕机进行卷绕形成卷绕体，并使所述防腐段卷绕形成所述卷绕体的最外层；
S4、将所述卷绕体置于模具型腔中压合固定，固化成型。
9.根据权利要求8所述的防腐导电复合件的制备方法，其特征在于，步骤S3中，将辊压复合的钛箔和铜箔定位在卷绕机的卷针上，所述卷针转动后将辊压复合的钛箔和铜箔进行卷绕形成卷绕体；
其中，所述铜箔的长度L2满足以下关系式：
Figure FDA0003680574730000021
其中，
Figure FDA0003680574730000022
W0＝W-D*λ；W为卷绕体的宽度，D为卷绕体的厚度，λ取值2～3，T1为钛箔的厚度，T2为铜箔的厚度，W0为卷针的宽度；
所述钛箔的长度L3满足：L3＝L1+L2；
L1为钛箔上的防腐段的设置长度。
10.根据权利要求8或9所述的防腐导电复合件的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S5、在固化成型后的卷绕体的相对两端进行封胶。
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