專利名稱：鈦/銅層狀復(fù)合電極板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬提取、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域用于不溶性陽極基板鈦/銅層狀 復(fù)合板的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦電極因其優(yōu)異的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性廣泛應(yīng)用于有色金屬提取和氯堿工 業(yè)領(lǐng)域，但傳統(tǒng)的涂層鈦電極以鈦或鈦合金為基板，存在內(nèi)阻大、電流效率低 等缺陷，目前國內(nèi)外的研究重點(diǎn)主要是對合金體系和鍍層方面的研究，以改善 電極的使用性能，而該方法對降低電極內(nèi)阻沒有明顯的作用。
鈦/銅層狀復(fù)合材料綜合鈦優(yōu)良的耐蝕性能和銅良好的導(dǎo)電性，應(yīng)用于鈦電 極，能改善電極的導(dǎo)電性以及電流的均勻分布，從而提高電極的綜合性能。
目前，鈦/銅復(fù)合比較成熟的工藝有爆炸復(fù)合、熱軋、悍接，上述幾種工藝 存在能耗大，生產(chǎn)成本高，幾何精度差，成品率低等問題。
因此，研制出一種制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低、能耗小、材料利用率高、 尺寸精度高的鈦/銅復(fù)合材料的制備方法是當(dāng)今研究人員所面臨的技術(shù)難題。本 發(fā)明人經(jīng)過多年的基礎(chǔ)研究，找到了一種鈦/銅復(fù)合材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對鈦電極材料內(nèi)阻較大的問題，提供一種制備工藝簡單、 生產(chǎn)成本低、材料利用率高、尺寸精度高、導(dǎo)電性能好的鈦/銅復(fù)合材料及其制 備方法。
本發(fā)明鈦/銅層狀復(fù)合電極板特征在于:采用電弧噴涂法在鈦或銅板上噴涂 一層銅或鈦、或采用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦、或采用熔 鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄銅，熱處理軋制后包邊焊接，得到以內(nèi)芯為銅，外層由鈦包覆的鈦包銅層狀復(fù)合板，其中鈦層的厚度為0.6 1.2Mi。
所述的包邊焊接是氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫 焊中任一種。
鈦/銅復(fù)合方法包括采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為 銅、外層由鈦包覆的層狀復(fù)合板。
所述的電弧噴涂法是在鈦或銅板上噴涂，層銅或鈦；所述的噴射沉積法在 鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦；所述的熔鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄 銅。
所述電弧噴涂法的具體步驟是將銅板去油、表面處理，利用電弧噴涂機(jī) 噴涂包覆一層鈦，然后在500 90(TC下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板； 或?qū)⑩伆迦ビ?、表面處理，噴砂、侵蝕，利用電弧噴涂機(jī)在鈦板的一個面噴涂 一定厚度的銅層，所得覆銅鈦板在400 85(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，得鈦/銅復(fù) 合板，再將銅面涂覆銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過 氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接， 制得鈦包銅復(fù)合板。上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制 得生產(chǎn)用鈦陽極板。
所述噴射沉積法的制備步驟是將銅板去油，噴砂，預(yù)熱至300 700°C， 送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化頭雙面沉積一層鈦，在500 90(TC下 熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板；或?qū)⑩伆迦ビ?，噴砂，預(yù)熱溫度為300 800 °C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭在鈦板的一個面噴射沉積一 層銅，后在400 85(TC下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦/銅復(fù)合板，再將銅面涂覆銅 焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空 電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。上 述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制得生產(chǎn)用鈦陽極板。所述熔鑄法的具體步驟是將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，通過熔化焊、閃 光對焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊或電阻焊制備成鈦盒，預(yù)熱
至300 800。C，將1100 1300。C熔融態(tài)的銅注入鈦盒，隨后在300 800。C溫度 下進(jìn)行熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板。
所述噴涂或沉積銅層厚度為0. 5 1. 0 mm、鈦層厚度為0. 8 1. 2 mm。
所述鈦可為純鈦或鈦合金，銅可為純銅或銅合金。
本發(fā)明所述的鈦/銅復(fù)合技術(shù)包括采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制 備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀復(fù)合板，具體敘述如下
(1) 電弧噴涂制備鈦/銅(鈦包銅)復(fù)合板步驟如下
將鈦板去油、噴砂，利用電弧噴涂機(jī)噴涂一層0.5 1.0nrai厚的銅層，所得 覆銅鈦板在300 80(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦銅復(fù)合板，電弧噴涂工藝 參數(shù)為電弧電壓32 42V、工作電流160 200A、空氣壓力0. 3 0. 9MPa、噴涂 距離80 200 mm。
將銅板去油、噴砂、清洗干凈，利用電弧噴涂機(jī)雙面噴涂一層0.8 1.2mm 厚的鈦層，在500 90(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板，電弧噴涂 工藝參數(shù)為電弧電壓32 42V、工作電流160 200A、空氣壓力0. 3 0. 9MPa、 噴涂距離80 200mm。
(2) 噴射沉積制備鈦/銅(鈦包銅)復(fù)合板步驟如下
將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，預(yù)熱溫度為400 80(TC，送入真空或氬氣 氛沉積室，通過壓力霧化噴頭沉積一層0. 5 1.0ram銅層，在300 80(TC下進(jìn)行 熱軋，后冷軋，制得鈦/銅復(fù)合板。
將銅板去油、噴砂、清洗，預(yù)熱溫度為300 800。C，送入真空或氬氣氛沉 積室，通過壓力霧化噴頭雙面沉積0. 8 1. 2 mm鈦層，在300 80(TC下進(jìn)行熱軋， 后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板。上述方法(1)和(2)中鈦板厚度為0. 8 1, 2 mm，銅板厚度為0. 6 1. 5 mm。 上述方法(1)和(2)中所制得鈦銅復(fù)合板，銅面涂覆銅焊接劑，后兩鈦銅
復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子
弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。 (3)熔鑄法制備鈦包銅復(fù)合材料步驟如下
將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，通過熔化焊、閃光對焊、氬弧焊、埋弧焊、 電子束焊、等離子弧焊、電阻焊制備成鈦盒，預(yù)熱至300 800°C，將1100 1300 'C熔融態(tài)的銅注入鈦盒，隨后在300 80(TC溫度下進(jìn)行熱軋，冷軋，制備成鈦 包銅復(fù)合板。
所述鈦包銅復(fù)合板，即為制備鈦電極所用基板，進(jìn)行表面處理、涂層，制
得生產(chǎn)用鈦陽極板。
上述所有的鈦、銅，可為純銅、純鈦，或銅合金、鈦合金。 本發(fā)明制備工藝簡單，易操作，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，所制備出的鈦/銅層狀復(fù)
合板界面結(jié)合性、導(dǎo)電性、耐蝕性優(yōu)異，用其作為基板所制備出的涂層鈦陽極，
使電極內(nèi)阻降低、電流分布均勻、產(chǎn)品純度高，槽電壓與傳統(tǒng)涂層鈦電極相比
降低0. 1 0. 8V，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。


圖1中(a)為鈦/銅復(fù)合板局部剖面圖及(b)為復(fù)合剖面圖。 圖2中(a)為鈦包銅復(fù)合板結(jié)構(gòu)示意圖及(b)為局部剖面圖。 圖3為鈦盒結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。 實(shí)施例l將120X120X0. 8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，利用工作 參數(shù)為噴涂電壓32V、電流160A、空氣壓力O. 5MPa、噴涂距離100 mm CDM-1620電弧噴涂機(jī)噴涂0.6mm厚的銅層，在溫度60(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦銅 復(fù)合板，銅面涂覆一層銅焊接劑，施加一定壓力疊加兩鈦銅復(fù)合板銅面，60(TC 加熱爐中保溫60分鐘，冷軋，通過氬弧焊包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層
應(yīng)用于電解中，槽電壓降低0. 7V。
實(shí)施例2將100X100X1.0mm銅板表面去油、噴砂、清洗干凈，電弧噴涂
機(jī)工作參數(shù)為噴涂電壓48V、電流200A、空氣壓力0.5MPa、噴涂距離100 mm雙 面噴涂0. 8 mm厚的鈦層，在90(TC溫度下進(jìn)行熱軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板， 涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.5V。
實(shí)施例3將120X120X0. 8 mm鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，放入氬氣 氛沉積室，預(yù)熱至500。C霧化沉積0.6mm厚的銅層，在溫度500。C下進(jìn)行熱軋， 后冷軋，制得鈦銅復(fù)合板，銅面涂覆一層銅焊接劑，疊加施加一定壓力，600°C 加熱爐中保溫60分鐘，冷軋，用氬弧焊包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng) 用，槽電壓降低0.2V。
實(shí)施例4將100X100X1.0 nm銅板表面去油、噴砂、清洗干凈，放入氬 氣氛沉積室，預(yù)熱至70(rC雙面霧化沉積1.0mm厚鈦層，在90(TC溫度下進(jìn)行熱 軋，后冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降低0.4V。
實(shí)施例5將0. 8 mm厚的鈦板表面去油、噴砂、清洗干凈，通過氬弧焊制備 成外形尺寸為120X120X6 mm的鈦盒，預(yù)熱至500°C，將1200。C熔融態(tài)銅注入 盒中，后進(jìn)行60(TC的熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板，涂層應(yīng)用，槽電壓降 低O. 3V。
權(quán)利要求
1.一種鈦/銅層狀復(fù)合電極板，其特征在于，采用電弧噴涂法在鈦或銅板上噴涂一層銅或鈦、或采用噴射沉積法在鈦或銅板上噴射沉積一層銅或鈦、或采用熔鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄銅，熱處理軋制后包邊焊接，得到以內(nèi)芯為銅，外層由鈦包覆的鈦包銅層狀復(fù)合板，其中鈦層的厚度為0.6～1.2mm。
2、 如權(quán)利要求1所述的鈦/銅層狀復(fù)合電極板，其特征在于所述的包邊焊 接是氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中任一種。
3、 —種鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特征在于，鈦/銅復(fù)合方法包 括采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的層 狀復(fù)合板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特征在于 所述的電弧噴涂法是在鈦或銅板上噴涂一層銅或鈦；所述的噴射沉積法在鈦或 銅板上噴射沉積一層銅或鈦；所述的熔鑄法在制作好的鈦盒直接注射澆鑄銅。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特征在于所述電弧噴涂法的具體步驟是將銅板去油、表面處理，利用電弧噴涂機(jī) 噴涂包覆一層鈦，然后在500 90(TC下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板； 或?qū)⑩伆迦ビ?、表面處理，噴砂、侵蝕，利用電弧噴涂機(jī)在鈦板的一個面噴涂 一定厚度的銅層，所得覆銅鈦板在400 85(TC下進(jìn)行熱軋，后冷軋，得鈦/銅 復(fù)合板，再將銅面涂覆銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通 過氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接， 制得鈦包銅復(fù)合板。上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制 得生產(chǎn)用鈦陽極板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特征在 于所述噴射沉積法的制備步驟是將銅板去油，噴砂，預(yù)熱至300 70(TC， 送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化頭雙面沉積一層鈦，在500 900。C下熱軋，冷軋，制得鈦包銅復(fù)合板；或?qū)⑩伆迦ビ?，噴砂，預(yù)熱溫度為300 800 。C，送入真空或氬氣氛沉積室，通過壓力霧化噴頭在鈦板的一個面噴射沉積一 層銅，后在400 85(TC下進(jìn)行熱軋，冷軋，制得鈦/銅復(fù)合板，再將銅面涂覆 銅焊接劑后，兩鈦銅復(fù)合板銅面疊加復(fù)合，熱處理，通過氬弧焊、埋弧焊、真 空電子束焊、等離子弧焊、電阻縫焊中的一種包邊焊接，制得鈦包銅復(fù)合板。 上述兩種方法制得鈦包銅復(fù)合板經(jīng)表面處理涂層后，即制得生產(chǎn)用鈦陽極板。
7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法,其特征在于: 所述熔鑄法的具體步驟是將鈦板去油、噴砂、清洗干凈，通過熔化焊、閃光 對焊、氬弧焊、埋弧焊、電子束焊、等離子弧焊或電阻焊制備成鈦盒，預(yù)熱至 300 800°C，將1100 1300。C熔融態(tài)的銅注入鈦盒，隨后在300 800。C溫度下進(jìn)行熱軋，冷軋，制備成鈦包銅復(fù)合板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其特 征在于所述噴涂或沉積銅層厚度為0.5 1.0mm、鈦層厚度為0. 8 1. 2咖。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的的鈦/銅層狀復(fù)合電極板的制備方法，其 特征在于所述鈦可為純鈦或鈦合金，銅可為純銅或銅合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有色金屬提取、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域用于不溶性陽極的一種鈦/銅層狀復(fù)合板及其制備方法，采用電弧噴涂法、熔鑄法或噴射沉積法制備出內(nèi)芯為銅、外層由鈦包覆的鈦/銅層狀復(fù)合板，此三種方法制備工藝簡單，易操作，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，所制備出的鈦/銅層狀復(fù)合板界面結(jié)合性、導(dǎo)電性、耐蝕性優(yōu)異，用其作為基板所制備出的涂層鈦陽極，使電極內(nèi)阻降低、電流分布均勻、產(chǎn)品純度高，槽電壓與傳統(tǒng)涂層鈦電極相比降低0.1～0.8V，從而達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
文檔編號C25B11/04GK101575714SQ20091009455
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者周生剛, 瑾 張, 楊秀琴, 竺培顯, 健 許, 黃文芳 申請人:昆明理工大學(xué)