專利名稱：一種銅基SnO₂-Sb₂O₅-CeO₂-TiO₂惰性復合陽極材料的制備方法
—種銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法技術領域
本發(fā)明屬于三價鉻鍍鉻陽極材料技術領域，具體涉及一種三價鉻鍍鉻用銅基 SnO2^Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法。
背景技術：
三價鉻鍍鉻是新一代鍍鉻技術的研究熱點，具有極高的研究開發(fā)價值和廣闊的應用前景。但是三價鉻鍍鉻操作又存在許多多問題(1)三價鉻易在陽極氧化為六價鉻而毒化鍍液；(2)鍍液成分復雜、穩(wěn)定性差，對雜質敏感；(3)鍍鉻層色澤較暗，無法鍍厚鉻。研究者對三價鉻鍍鉻工藝的研究發(fā)現，陽極起著關鍵作用，它直接影響鍍液的分散能力，穩(wěn)定性、深鍍能力，產品質量及能耗。目前三價鉻鍍鉻研究與應用進展緩慢的主要原因就是現有陽極材料的固有缺陷和不足造成。目前使用和研究的主要為以下四種陽極1、鉛及鉛基合金陽極鉛及鉛合金作為三價鉻電鍍常用的陽極材料，但其在電鍍過程中仍然有很多不足， 主要表現在表面容易生成導電性差的鉻酸鉛，導致槽電壓升高；鉛氧化物會促使三價鉻離子的氧化；鉛化合物進入鍍液會降低陰極產品質量。為此，研究者開發(fā)了 Pb-Ag-T1、 Pb-Sn-Ag-Se等多種多元合金陽極。這類陽極機械性能穩(wěn)定，耐腐蝕性強，使用壽命長，槽電壓低,但是任然有有陽極泥產生,Ag回收損失大，成本高。
2、石墨陽極石墨陽極主要用于氯化物體系中三價鉻鍍鉻，其導電性好，槽電壓低，成本低。主要缺點是(I)無法抑制三價鉻的氧化；(2)石墨較脆，難以加工，機械強度低；(4)石墨易溶解產生粉渣污染鍍液。
3、鍍鉬陽極·在一些價格較低的金屬基體上鍍鉬形成鍍鉬陽極，其中Pt/Ti鍍層是三價鉻鍍鉻研究中常用的陽極。但鍍鉬陽極易導致Cr3+氧化成Cr6+、制作成本高等缺點限制了其應用與發(fā)展。
4、鈦基涂層陽極鈦基涂層陽極被廣泛運用在三價鉻鍍鉻研究中，目前集中研究的鈦基涂層電極主要有鈦基釕鈦氧化膜電極、T1-1rO2電極、T1-PbO2電極。但鈦基涂層陽極價格昂貴，制作工藝復雜，基體與鍍層間結合力不穩(wěn)定，目前僅限于實驗室研究，無法在三價鉻鍍鉻工藝中規(guī)?；瘧?。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是一種在導電性好的銅基體上制備SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的方法，該惰性復合陽極材料具有高耐蝕性，高電流效率，高電催化活性等優(yōu)點， 用作三價鉻鍍鉻陽極使用可有效降低槽電壓，抑制三價鉻的氧化，且制造成本低，可有效克服傳統(tǒng)陽極存在的不足。
本發(fā)明通過以下技術方案實現一種銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，經過下列各步驟(1)銅基材前處理采用200目砂紙打磨銅基材，再在50°C下用工業(yè)堿性除油劑浸泡 I 3分鐘進行除油；所述步驟(I)的工業(yè)堿性除油劑為含30g/L磷酸三鈉(Na3PO4)和12g/L硅酸鈉 (Na2SiO3)的水溶液。
(2)電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料先配制鍍液，并將鍍液進行超聲波分散20 30分鐘；再將步驟(I)中經前處理的銅基材作陽極，以銅板為陰極，在溫度50 60°C、陽極電流密度2 3A/dm2、轉速220 280r/min的攪拌條件下進行電鍍I 2小時，然后陽極經水洗、干燥后，即得到銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。
所述步驟(2)的鍍液為含下列濃度的各組分的水溶液硝酸亞錫120 150g/L、三乙醇胺2 4g/L、五氧化二銻6 9g/L、二氧化鈰4 8g/L、二氧化鈦18 24g/L。
所述五氧化二銻的粒度為50 60nm。
所述二氧化鈰的粒度為20 30nm。
所述二氧化鈦的粒度為200 300nm。
所述步驟(2)的銅板的面積為待鍍銅基材的2 3倍。
該惰性復合陽極材料呈灰色，厚度為100 150 μ m，結合力優(yōu)良，結晶平整致密。
本發(fā)明采用電沉積技術制備摻雜納米級五氧化二銻(Sb205)、納米級二氧化鈰 (CeO2)和納米級二氧化鈦(TiO2)的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。該陽極材料在三價鉻鍍鉻中使用時，其表面物質不發(fā)生溶解，避免了陽極溶解物對陰極鍍鉻層的污染，改善了陰極產品質量；加入具有良好催化活性和導電性的五氧化二銻(Sb2O5)提升了電極材料的催化活性，能有效降低電鍍過程的槽電壓O. 2 O. 4V，節(jié)約電耗；二氧化鈦(TiO2) 的加入能夠有效抑制電鍍過程中的三價鉻氧化為六價鉻，極大提高了鍍液的穩(wěn)定性，延長了鍍液的使用壽命；納米稀土氧化物(CeO2)的加入起到細化晶粒的作用，使鍍層更加平整致密，能有效提高陽極材料的耐腐蝕性能。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1(O銅基材前處理采用200目砂紙打磨銅基材，再在50°C下用工業(yè)堿性除油劑浸泡3分鐘進行除油；其中，工業(yè)堿性除油劑為含30g/L磷酸三鈉(Na3PO4)和12g/L硅酸鈉 (Na2SiO3)的水溶液；(2)電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料先配制鍍液，為含下列濃度的各組分的水溶液硝酸亞錫120g/L、三乙醇胺2g/L、粒度`為50 60nm的五氧化二銻 6g/L、粒度為20 30nm的二氧化鈰4g/L、粒度為200 300nm的二氧化鈦18g/L ;并將鍍液進行超聲波分散30分鐘；再將步驟(I)中經前處理的銅基材作陽極，以銅板為陰極，其面積為待鍍銅基材的2倍，在溫度50°C、陽極電流密度3A/dm2、轉速250r/min的攪拌條件下進行電鍍1. 5小時，然后陽極經水洗、干燥后，即得到銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。鍍層厚度為120 μ m。
實施例2(O銅基材前處理采用200目砂紙打磨銅基材，再在50°C下用工業(yè)堿性除油劑浸泡I分鐘進行除油；其中，工業(yè)堿性除油劑為含30g/L磷酸三鈉(Na3PO4)和12g/L硅酸鈉 (Na2SiO3)的水溶液；(2)電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料先配制鍍液，為含下列濃度的各組分的水溶液硝酸亞錫140g/L、三乙醇胺3g/L、粒度為50 60nm的五氧化二銻 8g/L、粒度為20 30nm的二氧化鈰6g/L、粒度為200 300nm的二氧化鈦20g/L ;并將鍍液進行超聲波分散25分鐘；再將步驟(I)中經前處理的銅基材作陽極，以銅板為陰極，其面積為待鍍銅基材的3倍，在溫度55°C、陽極電流密度2A/dm2、轉速220r/min的攪拌條件下進行電鍍2小時，然后陽極經水洗、干燥后，即得到銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。鍍層厚度為150 μ m。
實施例3(O銅基材前處理采用200目砂紙打磨銅基材，再在50°C下用工業(yè)堿性除油劑浸泡2分鐘進行除油；其中，工業(yè)堿性除油劑為含30g/L磷酸三鈉(Na3PO4)和12g/L硅酸鈉 (Na2SiO3)的水溶液；(2)電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料先配制鍍液，為含下列濃度的各組分的水溶液硝酸亞錫150g/L、三乙醇胺4g/L、粒度為50 60nm的五氧化二銻 9g/L、粒度為20 30nm的二氧化鈰8g/L、粒度為200 300nm的二氧化鈦24g/L ;并將鍍液進行超聲波分散20分鐘；再將步驟(I)中經前處理的銅基材作陽極，以銅板為陰極，其面積為待鍍銅基材的3倍，在溫度60°C、陽極電流密度3A/dm2、轉速280r/min的攪拌條件下進行電鍍I小時，然后陽極經水洗、干燥后，即得到銅基SnO2-Sb2O 5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。鍍層厚度為140 μ m。
權利要求
1.一種銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于經過下列各步驟(1)銅基材前處理采用200目砂紙打磨銅基材，再在50°C下用工業(yè)堿性除油劑浸泡 I 3分鐘進行除油；(2)電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料先配制鍍液，并將鍍液進行超聲波分散20 30分鐘；再將步驟(I)中經前處理的銅基材作陽極，以銅板為陰極， 在溫度50 60°C、陽極電流密度2 3A/dm2、轉速220 280r/min的攪拌條件下進行電鍍I 2小時，然后陽極經水洗、干燥后，即得到銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料。
2.根據權利要求1所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)的工業(yè)堿性除油劑為含30g/L磷酸三鈉和12g/L硅酸鈉的水溶液。
3.根據權利要求1所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)的鍍液為含下列濃度的各組分的水溶液硝酸亞錫120 150g/L、 三乙醇胺2 4g/L、五氧化二銻6 9g/L、二氧化鈰4 8g/L、二氧化鈦18 24g/L。
4.根據權利要求1所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)的銅板的面積為待鍍銅基材的2 3倍。
5.根據權利要求3所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述五氧化二銻的粒度為50 60nm。
6.根據權利要求3所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述二氧化鈰的粒度為20 30nm。
7.根據權利要求3所述的銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，其特征在于所述二氧化鈦的粒度為200 300nm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料的制備方法，先將銅基材用工業(yè)堿性除油劑進行前處理，再以電沉積制備銅基SnO2-Sb2O5-CeO2-TiO2惰性復合陽極材料，該惰性復合陽極材料呈灰色，厚度為100～150μm，結合力優(yōu)良，結晶平整致密。本發(fā)明避免了陽極溶解物對陰極鍍鉻層的污染，改善了陰極產品質量；加入具有良好催化活性和導電性的五氧化二銻提升了電極材料的催化活性，能有效降低電鍍過程的槽電壓0.2～0.4V，節(jié)約電耗；二氧化鈦的加入能夠有效抑制電鍍過程中的三價鉻氧化為六價鉻，極大提高了鍍液的穩(wěn)定性，延長了鍍液的使用壽命；納米稀土氧化物的加入起到細化晶粒的作用，使鍍層更加平整致密，能有效提高陽極材料的耐腐蝕性能。
文檔編號C25D3/06GK103060875SQ20131003511
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權日2013年1月30日
發(fā)明者余強, 陳陣, 范瑩瑩, 魏昶, 郭忠誠 申請人:昆明理工大學