CN87216402U

CN87216402U - 电解用复合阳极

Info

Publication number: CN87216402U
Application number: CN198787216402U
Authority: CN
Inventors: 董俊卿; 余秀时; 胡永海; 王占祥; 刘春林; 赵荣生
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1988-09-14

Abstract

本实用新型设计了一种适合电解生产MnO₂用的复合阳极。它由基体和涂层两部分组成。基体是纯钛和不锈钢中的一种，涂层是Ti—Mn二元合金或Ti—Mn—Cr—Fe四元合金。复合阳极具有极好的抗钝化能力和耐腐蚀性。在剥离电解产品时的撞击下阳极不易发生脆断。

Description

本实用新型涉及电解过程中使用的阳极，特别是电解生产MnO₂用的阳极。

用电解方法生产二氧化锰、铜、钴、锌等材料是工业上普通采用的一种方法。由于在电解过程中有氧或氯气在阳极析出，因此对所使用的阳极有较高的要求。

最早使用的石墨和Pb－Ag电极存在强度低、耐腐蚀性差、阳极消耗大、产品质量差以及产品剥离劳动强度大等缺点。七十年代初开发的纯钛阳极能克服石墨等阳极的缺点，但存在阳极钝化问题，电解电流密度限制在40～50安／米²的低水平上，电解过程也不稳定、工艺不易掌握，因此影响产品数量和质量的提高。为解决纯钛阳极的钝化问题，苏联学者АгладЗер.N.等人提出用Ti－12～16％Mn合金代替纯钛作为阳极，可以在电解电流密度提高1～2倍的情况下不发生钝化现象（ЗЛЕКТОРОХИМИЯ，1980，12，1779～1785）。但这种合金熔炼较困难，合金中的锰易挥发，铸锭容易出现偏析造成成分不均匀而致使阳极的使用性能不稳定；Ti－Mn合金阳极制造工艺复杂，经最佳热处理后的a_k值仅为0.67公斤·米／厘米²，在电解后剥离产品时的撞击下阳极极易断裂，合金的脆性问题影响了它的使用。上海钢铁研究所提出的SST861钛合金是Ti－Mn－Fe－Cr四元合金（电解MnO₂用SST861合金阳极研制，上海钢铁研究所，1986，9），该合金具有Ti－Mn合金的不易钝化的优点，a_k值也有所提高，但仍有下述不足之处，（1）合金制备工艺复杂，要经过两次真空熔炼、两次充氩气熔炼，热加工，热处理等工序，致使成本增高，而且合金性能对工艺参数较敏感，（2）合金的a_k值虽有提高，但在剥离产品时的撞击下，电极仍易断裂。

本实用新型的目的是设计一种电解用阳极，这种阳极制造工艺简单、易于制造、成本低。

本实用新型的又一目的是设计的阳极特别适合用作电解MnO₂的阳极，耐腐蚀、抗钝化、能承受剥离产品时的撞击而不易断裂。

本实用新型设计的电解用阳极为复合型。它由基体（1）和涂层（2）两部分组成。基体材料可以是纯钛，也可以是不锈钢；所说的涂层是Ti－Mn合金，其中Mn的重量百分比为10～100，Ti余量。阳极的形状可以是板状，也可以是各种截面的棒状，如圆形、椭圆形等。

为了进一步地提高阳极的耐撞击性，涂层材料为Ti－Mn－Cr－Fe四元合金，各元素的重量百分比为Mn15～65，Fe7～20，Cr6～20，Ti0～70。根据使用的要求涂层厚度可任选。

本实用新型设计的复合型阳极包括基体和涂层。采用粉末刷涂或喷涂烧结工艺，使涂层与基体形成牢固的冶金结合。涂层用的原料为按比例混合的粉末，加入一定量的水和粘结剂调制后，把浆液均匀地刷涂在经仔细除油和清洗过的基体的各个表面上。涂敷量在～0.05克／厘米²，待干燥后再在～1200℃烧结，使涂层充分合金化。使用不锈钢作基体的复合型阳极成本低。使用纯钛作基体的复合型阳极，具有更好的耐腐蚀性，使用寿命长。Ti－Mn涂层和Ti－Mn－Cr－Fe涂层用的原料是各种粉末。

本实用新型提出的复合型阳极制造工艺简单，涂层不需经过熔炼、热加工、热处理等复杂工序，采用粉末原料刷涂或喷涂和烧结工艺，克服了在生产钛锰合金中锰易挥发和偏析所造成的成份不均匀现象，而且可降低阳极的成本。设计的阳极具有Ti－Mn合金、Ti－Mn－Cr－Fe合金阳极相似的抗钝化性能和耐腐蚀性能。由于阳极的组成中有韧性较好的金属基体，因此阳极的机械性能有所改善，尤其是阳极承受剥离产品时的撞击能力明显提高，很少出现断裂现象。本实用新型设计的复合型阳极适合在电解生产MnO₂中应用。

图1为本实用新型提出的板状复合阳极的结构图。其中1代表阳极的基体，2代表阳极的涂层。

图2为本实用新型提出的棒状复合阳极的结构图。1和2分别代表阳极的基体和涂层。

图3是本实用新型的Ti／Ti－Mn复合阳极的电流密度－槽压的关系曲线。横坐标是电流密度（安／米²），纵坐标是槽压（伏）。

用下列非限制性实施例进一步说明本实用新型的实施方式及优点。

例一、本实施例的阳极以纯钛板为基体，涂层是Ti－45％Mn（重量）。用－200目的氢化钛粉和锰粉为原料，按45％Mn（重量）配料，混合均匀后依次加入30％（重量）的水和0.5％（重量）的阿拉伯胶配制成浆液。将此浆液均匀刷涂在经除油和清洗过的钛基体表面上，经干燥后在真空下1200℃烧结半小时，使涂层充分合金化，冷却后经金相观察涂层与钛基体形成了牢固的冶金结合。

将此电极放在硫酸盐溶液中进行阳极钝化试验，电解液为Na₂SO₄88克／升，H₂SO₄20克／升，电解温度94～97℃。试验中电流密度与槽压变化曲线见图3，说明本实用新型设计的复合阳极具有与Ti－Mn或Ti－Mn－Cr－Fe合金阳极相似的抗钝化特点。当电流密度高达500安／米²时，通过50安培小时的钝化试验，槽压波动很小，变化范围在4.15～4.30伏之间。而纯钛阳极在100安／米²电流密度下的槽电压就迅速增加到7.55伏以上。说明钛基钛锰涂层复合阳极的活性大，有很强的抗钝化能力。在剥离MnO₂产品时，这种复合阳极较少发生脆断现象。

例二、以纯钛板为基体，表1所列成份的Ti－Mn粉末层为涂层，按例一类似的工艺制成复合阳极板，在同样的电解液中进行试验，可得到类似的效果。

复合阳极在含有MnSO₄113克／升，H₂SO₄20克／升的电解液中进行腐蚀试验，结果是室温下2^＃试样的年腐蚀率约为0.0107毫米／年，优于纯钛的耐蚀性。3^＃试样的更好。1^＃试样的耐蚀性稍差。

例三、以纯钛为基体，按表2所列成份配成涂料，按例一类似的工艺制成复合阳极棒，并进行试验。

试样在硫酸盐（Na₂SO₄80克／升，H₂SO₄20克／升）水溶液中进行抗钝化试验中，电流密度与槽电压的关系曲线与图3类似，抗钝化性能极好。MnSO₄115克／升，H₂SO₄40克／升，60℃下涂层的年腐蚀率为0.027毫米／年。作为阳极在不同电流密度下电解MnSO₄制取MnO₂试验结果见表3。

表 3

电流密度安／米²	40	80
			电解温度 ℃	90	92
槽电压伏	2.2～2.35	1.9～2.45
			电解液克／升MnSO₄ ·H₂OH₂SO₄	13020	13020
电流效率％	98.4	95.5
			直流电耗千瓦小时／吨MnO₂	1373～1471	1219～1580

制得的MnO₂产品从阳极上极易剥离，阳极无脆断现象，不经清洗可连续使用。

Claims

1、一种电解用包含Ti、Mn组分的阳极，其特征是所说的阳极由基体和涂层两部分组成，所说的基体是纯Ti、不锈钢中的一种，所说的涂层是Ti-Mn，其中Mn的重量百分比为10～100，Ti余量。

2、按照权利要求1所说的阳极，其特征是所说的涂层中还含有Cr、Fe，其中各元素的重量百分比为Mn15～65、Fe7～20、Cr6～20、Ti0～70。

3、按照权利要求1或2所说的阳极，其特征是所说的阳极为板状。

4、按照权利要求1或2所说的阳极，其特征是所说的阳极为棒状。