SU1326630A1 - Способ изготовлени катода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии изготовлени  катодов, используемых в электрохимических производствах , в частности при получении гипо- xjioprfTa, хлората, и позвол ет повысить их стойкость. Дл  увеличени  срока службы титановых катодов титановую основу подвергают окислительному обжигу и травлению, причем травление основы осуществл ют перед ее окислительным обжигом, а обжиг провод т при температуре 600-700°С в течение 1-3 ч. После такой обработки на титановую основу известным способом нанос т активное покрытие, например из смеси окислов паллади  и титана (Pd 50, Ti 50 мол.%). При испытани х такого катода, например в 3%-ном растворе NaCl при плотности тока 0,2 А/см в услови х получени  гипохлори- та, показано, что в течение 200 ч электролиза катод имеет стабильные пол ризационные характеристики, низкую величину потенциала. Коррозии катода и увеличени  содержани  водорода в титановой основе после электролиза не обнаружено. 1 табл. г с СО со ю О5

Description

Изобретение относитс  к технологии изготовлени  катодов, используемых в электрохимических производствах, в частности при получении гипохлори- та, хлората и др.

Цель изобретени  - повышение стойкости катода при его эксплуатации.

Пример 1. Осуществл ют обработку основы из титана дл  изготовле ни  катода, при которой 3 пластины титана размером 10x10x0,5 мм обезжиривают в содовом растворе, промывают водой и. протравливают в 50%-ном растворе серной кислоты при 80°С в течение 20 мин, промывают в дистиллированной вОде и сушат при 40 С, затем окисл ют в атмосфере воздуха при 550 С в течение 1 ч, на подготовленную таким способом титановую основу .нанос т активное покрытие из смеси окислов паллади  и титана (Pd 50 мол.%; Ti 50 мол.%).

Дл  нанесени  активного покрыти  готов т покровный раствор из исходных растворов хлорида паллади  с концентрацией 0,49 моль и раствора че- тыреххлористого титана в -воде конц. 2,75 моль. Покровный раствор содержит в 1 мл 0,83 мл раствора паллади  и 0,17 мл раствора титана. Нанос т 3-5 слоев. После нанесени  каждого сло  электроды оначала сушат при 120-150 с, затем обжигают при 420 С в течение 20 мин, последний слой в течение 40 мин. Обща  закладка паллади  в покрытии 4-6,5 г/м поверхности .

Образцы подвергали испытани м при катодной пол ризации в 3 %-ном

растворе NaCl при плотности тока а

0,2 А/см в услови х получени  гипо- хлорита натри  в течение 200 ч. В конце электролиза обнаружено увеличение катодного потенциала на 0,3 В и заметное отслаивание покрыти . Методом вакуумной экстракции при 880 С устанавливают, что содержание додо- рода в титановых катодах после электролиза увеличивалось почти на пор док по сравнению с исходными образцами (см,таблица, образец 1а).

Титановую основу обрабатывают как изложено выше, но окислительный обжиг провод т при . При испытани х катодов с нанесеннь1М покрытием смесью окислов паллади  и титана в услови х гипохлоритного электролиза, как образец 1а, показано, что в про

5

0

5

цессе электролиза катоды имеют стабильные пол ризационные характеристики . По изменению веса и визуальным наблюдени м заметной коррозии катодов не обнаружено. Содержание водорода в образцах после электролиза не увеличиваетс  по сравнению с исходными образцами (см.таблица, образец 16),

Титановую основу обрабатывают как образец 1а, но окислительный обжиг провод т при 700 С, затем нанос т покрытие. Результаты испытаний при электролизе с получением гипохло- рита натри  показаны в таблице (образец 1в) ,

Титановую основу обрабатывают, как образец 1а, но окислительный обжиг провод т при , При испытани х катодов с нанесенным покрытием и в услови х электролиза образца 1а, обнаружено значительное отслаивание покрыти  вместе с окисной пленкой и увеличение катодного потенциала (таблица , образец 1г).

Титановую основу обрабатьшают, как образцы 16,в,г, но окислительный обжиг провод т в течение 45 мин.После нанесени  на основу покрыти  из смеси окислов паллади  и титана образцы испытывают в таких же услови х электролиза, как и образец 1а. Результаты испытаний представлены в g таблице (образцы 1д,е,ж). Титановую основу обрабатьшают как образцы 1а, б,в,г, но окислительный обжиг при всех температурах провод т 3 ч.

После нанесени  такого же покрыти , как в образце 1а, провод т испытани  при катодной пол ризации в услови х электролиза, как в образце. 1а, Результаты испытаний показаны в таблице (образцы 1 з,и,к,л).

Вследствие идентичности результатов испытаний образцов, изготовленных на титановой основе, подвергнутой окислительному обжигу в течение 1 и 3 ч, нецелесообразно и экономически невыгодно проводить испытани  образцов , подвергнутых более длительному обжигу.

Пример. Ти гановую основу (3 пластины размером 10x10x0,5 мм) 5 обрабатьгоают, как в примере 1 (образец 1а). На обработанную основу нанос т термохимическим путем платиновое покрытие. Покровный раствор дл  нанесени  покрыти  готов т на основе

0

0

5

0

хлорплатината с концентрацией платины 100 г/л. После нанесени  раствора на поверхность титана провод т сушку и термообработку в таком же режиме , как при нанесении покрыти  из смеси окислов паллади  и титана (пример 1, образец 1а). Нанос т 3 сло . Обща  закладка платины в покрытии 9 г/м поверхности. Полученные образцы испытаны при электролизе 1 М раствора серной кислоты при плотности тока 0,2 А/см в течение 20 ч электролиза.

Результаты испытаний показаны в таблице (образец 2).

П р и м е р 3. Образцы с покрытием смесью окислов паллади  и титана на титановой основе, обработанной как в примере 1 образец 1а, испытаны при катодной пол ризации в течение 200 ч электролиза при плотности тока 0,2 А/см (в услови х получени  хлорита натри  концентраци  NaCl 100 г/л NaClO 400 г/л). Результаты испытаний показаны в таблице (образец 3).

Титановую основу обрабатьтают как в примере 1, образец 1а. Затем на подготовленную таким способом поверхность титана гальваническим путем нанос т палладиевое покрытие из аммиачного электролита палладирова- ни . Толщина покрыти  3-5 мкм. Образцы испытаны при катодной пол ризации в течение 200 ч электролиза при плотности тока 0,2 А/см в растворе NaCl 30 г/л в услови х получени  ги- похлорита.

П р и м е р 4,Титановую основу в виде пластины размером 10x10 х X 0,5 мм обрабатывают по известному способу. Поверхность титана подвергают термообработке на воздухе при 550 с в течение 1 ч, а затем протравливают в 50%-ном растворе серной кислоты при 80°С в течение 0 мин. На подготовленную таким способом основу нанесено по.крытие смесью окислов паллади  и титана (Pd 50 мол.%; Ti 50 мол.%), как в примере 1, образец 1а. Образцы испытаны при катодной пол ризации, как в примере 1, образец 1а. После 200 ч электролиза начинаетс  отслаивание покрыти  и разрушение титановой основы, а содержание водорода повьшаетс  в 3 раза по сравнению с исходным образцом (таблица, образец 4а).

Титановую основу обрабатьгеают,как в примере 4, образец 4а, но предварительную термообработку провод т при 600°С в течение 1 ч. На обработанную основу нанос т покрытие смесью окислов паллади  и титана,как

0 в примере 1, образец 1а. Полученные образцы испытывают при электролизе в таких же услови х получени  гипо- хлорита натри , как в примере 1, образец 1а. Результаты испытаний пока5 заны в таблице (образец 4б).

К ак видно из данных таблицы, осуществление обработки титановой основы дл  изготовлени  катода с новой последовательностью операции, а именQ но травление перед окислительным обжигом в сочетании с проведением окислительного обжига в узком интервале температуры (при бОО-ТОО с) и в течение 1-3 ч обеспечивает получение ка5 тода, обладающего стойкостью к наво- дораживанию и коррозии в процессе электролиза различных (хлоридных, хлоратных, сернокислых) растворов при низком стабильном потенциале электро0 ДЗ, т.е.- обладает существенными отличи ми .

Термообработка при температуре ниже и меньше чем 1 ч приводит к быстрому наводораживанию и разрушению титановой основы, что не позвол ет примен ть ее в качестве катода, а термообработка при температуре выше 700°С приводит к отслаиванию покрыти  и быстрому росту потенциала катода в процессе его эксплуатации, т.е. не обеспечивает стабильную работу катода.

5

0

45

50

55

Форм.ула изобретени 

Способ изготовлени  катода дл  электрохимических процессов, включающий обработку титановой основы окис- лйтельньш обжигом, травление и нанесение активного покрыти , содержащего металл платиновой группы и/или его оксид, отлич аю щий с   тем, что, с целью увеличени  стойкости катода, травление титановой основы осуществл ют перед окислительным обжигом и последний ведут при 600 - в течение 1-3 ч.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ изготовления катода для электрохимических процессов, включающий обработку титановой основы окислительным обжигом, травление и нанесение активного покрытия, содержащего металл платиновой группы и/или его оксид, отлич аю щий'с я тем, что, с целью увеличения стойкости катода, травление титановой оснонается отслаивание покрытия и разрушение титановой основы, а содержание водорода повышается в 3 раза по срав вы осуществляют перед окислительным обжигом и последний ведут при 600 700°С в течение 1-3 ч.

   I

   I 1 Ф cd 1 1 ж 1 CQ к I o 1 Ф X о X ф X ф i Ci 1 X φ Е* cd в X X в X I tn 1 X ® 1 S £ Ю 5 и ф >х о X 3 X я Р< S I S x 1 И P< X в X X ф Я X X I tn о 1 я tn о X X д X о X X 1 O P. 1 Я Ф Ф ф X Я о 1 P. В 1 X P. X ф к X я Я к в 1 P. X 1 3 1 о X X X X ф 3 ф 1 О Ф 1 В X X X в ϋ о X в ф i x x 1 о X д 3 >х в в о g 1 m 1 X X X Р. о о к о к Я к 1 1 Д 1 о X ф ф X X X X д 0 X й 1 X Φ 1 X в S в X • в о и о в о н X х в ю X ! Й 4 1 В л и & и· 1 X X X X 5 S X В 3 ф i с и 1 Φ Ρ. о Ск ь X X Я Р< Ф & R Ф Р< X 1 1 Φ о 1 S X X σ> ф ф ф о ж X ж о S X ф 1 В C 1 Я) О о св <е X X ф о св о в. Ф о IO'-' 1 СО й о Рч ti со X ϋ ж с Ж к . о СО И ж

   1----------------------------1 1 1 1 1 1 1 1 1 40 чО 40 чО чО чО 1 О 1 1 Ф 1 иП о о о СП 04 О сП о о 1 И 1 Ф Е-< со | о о о о о О о о о о 1 О 1 Й X X 1 »4 •Ч л *1 44 44 44 44 4* 44 1 X 1 О Ф X 1 о о о о О О о О О о 1 (г-? 1 о е; О 1 1 Ф · 1 Ж о Pl 1 IXO 1 1 1 X ф 1 1 1 Φ Σ 1 “I 1 № 1 1 чО чО чО \О чО чО чО чО to чО 1 Р. » 1 « 1 О о О о О О О о о о 1 Ф Ф 1 X 1 о о О о о о о о о о 1 Εί « 1 и 1 4ч ·> 41 4ч 44 * 44 44 4ч 1 О О 1 ж ! о о о о о О о о О О 1 О Р. 1 1 I 1 1 1 1 X 1 1 1 1 Ф 1 1 Р. 1 Ф н СО 1 СП о о СП 04 чО 04 о о i С * 1 X X X 1 •ч «ч 4» л ' 44 44 44 44 •ч 1 s: х-ч 1 о ф X 1 ОМ ОМ г—< ОМ чм. г—< Т—1 М 1 ς о · 1 О X О 1 1 φ \ η I Ж СП Р. 1 1 X. <Г · 1 1 1 Я N Д | 1 1 X - · ( 1 1 Ф О X 1 1 о О о о о О О О . о о 1 В 1 1 1 44 •ч 44 - 44 44 41 * л 44 44 1 О Ж 1 V 1 ох. ом оМ ч—ч о—« ом ом м ом он 1 Ж -в РЗ 1 cd 1 1 1 ж 1 —1 1 Ф 1 Ш ьП LT) 1 к в 1 о о О О О* о* 1 Σ X 1 44 44 * 44 44 44 41 ф к у 1 ом ом ОМ О О О СП СП сп 1 Р< «о 1

   I м о 1 1 —_к .. —. - — ------------1 1 Ф cd 1 1 Р Р 1 о о о О о о о о о о 1 1 X 1 tn о о ш о о ш ю о о 1 Σ 1 Ю чО >·> чО о- ш чО о* 1 Ф 1С 1 1 н О ° 1 1 1 ю ! 1 1 о 1 с*. 1 к X 1 Εί о >< 1 X X ф 1 Φ Σ ю 1 . 1 1 1 1 1 f 1 ( 1 η В X ι р. ф о 1 о О ф 1 к cd о X X X Z. * X X X ! ⁴ ю Ь 1 Р о 1 о Ф к i О cd X 1 1 1 1 1 1 1 1 f 1 >> 1 о. и ! ^с X и 1 ' I 1 и 1 1 Ь 1 1 X СП 1 X о Р< X 1 ц) ι о с О 1 к Р. 1 с л m р ! Е ю t О о 1 X и о о 1 1 X X Ф со 1 1 1 1 1 1 1 1 к ’X ι т Р Р< 1 1 1 X X ι о 1 X χ X Z X X 1 и X 1 ч к 44 X X 1 о се 1 и X Ф Г-1 1 1 1 1 1 1 1 ί ⁴ в я 1 >> X В U 1 1 1 О л О 1 ф X Ф 1 * С X 1 РЭ 1 X Р< ж 1 ! ф 1 1 1 Ф Ю и Р Εί Ф и со X X 1 Р. X 1 — ом ом ·— ом ом ом ИМ

   I ю αι I ! о <n I

   Продолжение таблицы

   т л л ф ф В В о ф о ί- в ϋ

   о t 1 Св СХ 1 ф в л 0 1 В X X от 1 и ш В м 1 о в о ф · 1 С л a

   л § X о в « о ж ф в и Я К S Ф я >> О й· X X а в nJ л о л <и S я св te СП л и a ct х£> \О О о О о * о о

   \О чО о О о о О о А м ·> о о о

   1 1 Л 1 ф в л • в X X 1 3 ф в • о в о о К л a

   ю о § о X к ί- о ο 5 >. ю <9 a

   U 1 X от ОТ X 5 Л ю о

   ct >. ф X ю a о о в X и ф о о св в к В о

   о О о о ш о чО . 1Л чО 1 ь 1 о о 1 ф в 1 № а 0) X X £? * X X о О о о 1 а в о 1

   от с. в о ф св в от Р. X о л о X X X о 8 в X о « в й от X о в — | X 0 л X о в л к <9 (X и о в a 1 о X в ь от в св в о в в X X X а о 3 a X г-1 г-С о ф a ф сл >» о ф υ Q О >> о ц Я В в л св О В СП ж со Я л ζ г <г да в X

   ОТ 1 О. ST « В О Ф 1 еч О От 1