铂金属氧化物钛阳极

不溶性阳极的研究进展剖析

不溶性阳极的研究进展上海轻工业研究所有限公司研发中心邱海兵摘要：传统不溶性阳极包括铂金、石墨及铅合金阳极，目前针对不溶性阳极的研究包括抗氧化涂层石墨电极、二氧化铅电极和钛阳极金属氧化物涂层电极。

关键词：不溶性阳极涂层电极石墨电极二氧化铅电极钛阳极电极传统的不溶性阳极材料大致分为三类：铂金、石墨及铅合金阳极。

铂金价格昂贵，石墨与铅合金阳极高电流电解时发生溶蚀，耐腐性差，析氧过电位大，电化学催化性能低，能耗较大，尤其是阳极中有毒的铅会在溶液中溶解，造成污染，对阴极过程造成影响。

金属氧化物电极作为电化学反应的催化剂，是20世纪60年代发展起来的一种新型不溶性阳极材料，常被称为金属涂层电极。

目前，针对不溶性阳极的研究以石墨、涂层钛阳极的研究最受关注。

一、抗氧化涂层石墨电极【1】石墨电极,主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，具有良好的高温性能，热膨胀系数低、重量轻、耐腐蚀性强，易于加工，抗热冲击性能优良，但是它在高温下的突出缺陷是易氧化。

石墨的氧化从450℃开始，超过750℃后氧化急剧增加，且随着温度的升高而加剧。

为了降低石墨电极的消耗，许多研究工作者都开展了抗氧化、添加涂层、改变原料配比工艺研究工作。

抗氧化涂层是石墨电极抗氧化最有效的和最主要的手段，它可以大幅度提高石墨电极在氧化环境中的使用温度。

它的基本功能是把基体材料和氧化环境隔离开来。

它与普通石墨电极相比，具有如下特点：1）1500℃内有效防止石墨电极表面氧化；2）减低石墨电极消耗24%～50%。

；3）提高电极使用寿命26%～60%。

其中在加工好的石墨电极表面上熔合一薄层铝基金属陶瓷涂层，这种既能导电又耐氧化的涂层材料是由铝及多种成分的耐火泥浆共熔后形成的，其特点和作用是：1)为电极提供一个高效隔氧层和高导电的外表层，从而可防止电极表面氧化和降低电极净耗，同时也降低了电极内部的电流密度。

钛的阳极氧化原理

钛的阳极氧化原理
钛是一种常见的金属材料，它具有良好的物理和化学性能，经常用于制造工具、器具、各种零件、结构件以及精密的机械零部件。

钛阳极氧化是一种重要的表面处理技术，它可以通过在钛表面形成一层薄膜，使其表面具有非常好的力学性能、耐腐蚀性、耐蚀性和耐热性。

钛阳极氧化一般采用电化学方法进行。

电化学氧化过程的基本原理是，在特定电位上将电解质和氧气混合，并在钛表面形成氧化膜。

在电解过程中，钛质子转移到溶液中，形成Ti+，而氧则取代部分钛原子，形成TiO2(钛氧化物)。

在较低的温度环境中，TiO2膜是结晶的，属于类似金红石的结构；而在高温下，TiO2膜会逐渐变得非晶化，变得更加柔软和有韧性。

钛阳极氧化的电位控制和电解溶液的配制是影响钛氧化物膜质
量的主要因素。

一般来说，电位控制在-1.2至-1.5V之间，电解溶液配制通常是采用氢氧化钠溶液，PH值为3.5-4.5，浓度在30-40g/L。

此外，温度也是重要因素，温度的变化也会影响氧化膜的质量。

一般地，常温下的电解就可以产生较高质量的氧化膜，而高温电解则可以产生更厚的氧化膜，但氧化膜的表面质量会变差。

钛阳极氧化是一种重要的表面处理技术，可以提高钛表面的耐腐蚀性、耐蚀性和耐热性。

在正确的钛阳极氧化条件下，可以产生高质量的氧化膜，从而满足应用要求。

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钛合金阳极氧化 (2)

钛合金阳极氧化1. 简介钛合金是一种具有优异耐腐蚀性和轻质高强度特性的金属材料。

然而，钛合金表面易受到氧化而导致腐蚀和磨损。

为了增加钛合金的耐腐蚀性和改善其表面性能，钛合金阳极氧化技术应运而生。

本文将介绍钛合金阳极氧化的原理、过程和应用。

2. 阳极氧化的原理阳极氧化是一种通过电化学反应在金属表面形成氧化层的技术。

在钛合金阳极氧化中，钛合金作为阳极，经过特定的电解处理，形成氧化膜层。

这种氧化膜层具有良好的耐腐蚀性、硬度和附着力。

在阳极氧化过程中，首先将钛合金作为阳极浸泡在电解液中，然后通过施加一定的电流密度和电压，使阳极发生氧化反应。

这个过程在电极上会产生一定的氧气，并在钛合金表面形成一层致密的氧化膜。

3. 阳极氧化的过程钛合金阳极氧化的过程主要包括以下几个步骤：3.1 电解液准备选择适当的电解液对于阳极氧化的成功至关重要。

常用的电解液包括硫酸、磷酸、硫酸铬和硫酸钠等。

这些电解液中含有一定浓度的酸或盐，可以通过调节电解液的成分和浓度来控制氧化膜的形成和性质。

3.2 清洗和预处理在进行阳极氧化之前，钛合金表面需要进行清洗和预处理，以去除表面的污垢和氧化物。

这可以通过使用溶剂、碱性清洗剂和机械刮削等方法来实现。

3.3 电解过程将清洗和预处理后的钛合金放置在电解槽中，将其作为阳极连接到正极，使其与电解液相接触。

然后，通过施加一定的电流密度和电压，使阳极氧化反应发生。

在电解过程中，阳极会释放出氧气，并在钛合金表面形成一层氧化膜。

电解过程的时间和条件可以根据需要来调整，以获得不同厚度和性质的氧化膜。

3.4 氧化膜处理完成阳极氧化后，需要对生成的氧化膜进行一些处理。

这可以包括清洗、封闭和染色等步骤。

清洗可以去除电解液和残留物，封闭可以提高氧化膜的耐腐蚀性能，染色可以改变氧化膜的颜色。

4. 阳极氧化的应用钛合金阳极氧化技术在许多领域都有广泛的应用。

以下是一些主要的应用领域。

4.1 航空航天钛合金在航空航天领域具有重要的应用价值，阳极氧化可以提高钛合金的耐腐蚀性能和硬度，延长其使用寿命。

钛阳极详解

钛阳极详解什么是钛阳极？钛阳极全称叫钛基金属氧化物涂层钛阳极（MMO）。

也叫KSA阳极。

（尺寸形状稳定型阳极）。

它以钛为基板，在钛基板上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。

钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和白金钛网/板。

析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。

对应我公司产品为钌铱钛阳极，钌铱锡钛阳极。

析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。

对应我公司产品为铱钽阳极，铱钽锡阳极，高铱阳极。

镀铂阳极（白金钛网/白金钛板）：钛为基材。

表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um（微米）。

白金钛网网孔规格一般为12.7*4.5mm或6*3.5mm.阳极的选择:如果客户不清楚应该用什么阳极,我们就需要客户提供阳极工作的环境及介质:1. 每平方米的电流密度.(单个阳极所承载的电流强度除以电极表面积)2. 温度.3. PH值.4. 溶液的成分构成及比例.5. 生产的产品或用途等.钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么?通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命,达到预期的使用效果.钛阳极上金属氧化物涂层的厚度问题:起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作.厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落.什么叫阳极钝化什么是金属的钝化现象?把铁丝浸在稀硝酸中时,铁丝很快就会溶解,但吧铁丝放在浓硝酸中时铁丝的溶解现象几乎完全停止了.这时如果把铁丝重放回稀硝酸中,铁丝已不再溶解,用肉眼甚至用显微镜观察也看不出铁丝表面有什么变化,人们认为铁丝这时处于钝化状态.阳极在电角运转过程中,工作寿命有一定的期限.当电压升的很高,实际上没有电流通过时,阳极便失去作用,这种现象称为阳极钝化.阳极使用寿命的影响因素主要有哪些:1. 电流密度:电流密度和阳极寿命成反比.电流越大,阳极使用寿命越短.我公司阳极设计电流密度为2000A/M2内.建议电流密度不要超过2000A/M2.另外尽量避免电流忽大忽小.2. 钛基材:阳极的基材一般选用纯钛,且要求在TA1的材质以上,若使用的基材纯度不够,耐腐蚀性能就会大打折扣,对阳极的使用寿命有很大影响.3. 电解液:电解液中禁止含有氟离子,氰基离子和硫离子,如有对阳极的寿命影响也比较大.电解液中氯离子含量应控制在200PPM以内.4. 倒极:倒极是阳极修复时时常采用的一种方式,可以使已经钝化的旧涂层从基体表面脱落.所以在使用中禁止到极.5. 频繁断电:在没有电流通过的情况下,涂层在溶液中长时间浸泡会受到很大损害.所以在阳极不工作的时候最好通以很小的电流,维持回路的产生,.长时间不用的时候,将阳极从液体中取出,用清水冲洗干净,晾干存放.6. 人为损伤:阳极表面不能有硬伤,如果部分涂层受损,即使是很小的一道划伤,也会使阳极迅速被腐蚀\钝化,最后导致失效.所以在安装及使用阳极中要轻拿轻放,避免磕碰.7. 短路.禁止在通电情况下的阴阳极接触.短路造成的瞬间电流非常大,可烧毁极板.8. 温度:温度和阳极寿命也成反比关系,我公司设计阳极设计温度为40-60度,.建议温度不要超过6 0度.钛阳极的优点(和铅阳极,铅锡阳极对比):1. 尺寸稳定(基体不溶解),极间距不变化,可保证槽电压稳定.2. 工作电压低,电能消耗少,比铅阳极节电20%.3. 阴极产物纯度高.4. 不会产生阳极泥,不污染槽体.5. 重量轻,可降低劳动强度.6. 基体可反复使用.钛阳极在电镀行业的应用电镀的定义:就是利用电解原理在某些金属表面上镀一薄层其它金属或合金的过程,一般情况下,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液:待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面还原形镀层.一般需要含镀层阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变.电镀的目的:是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸,电镀能增金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

不溶性阳极的研究进展

不溶性阳极的研究进展上海轻工业研究所有限公司研发中心邱海兵摘要：传统不溶性阳极包括铂金、石墨及铅合金阳极，目前针对不溶性阳极的研究包括抗氧化涂层石墨电极、二氧化铅电极和钛阳极金属氧化物涂层电极。

关键词：不溶性阳极涂层电极石墨电极二氧化铅电极钛阳极电极传统的不溶性阳极材料大致分为三类：铂金、石墨及铅合金阳极。

铂金价格昂贵，石墨与铅合金阳极高电流电解时发生溶蚀，耐腐性差，析氧过电位大，电化学催化性能低，能耗较大，尤其是阳极中有毒的铅会在溶液中溶解，造成污染，对阴极过程造成影响。

金属氧化物电极作为电化学反应的催化剂，是20世纪60年代发展起来的一种新型不溶性阳极材料，常被称为金属涂层电极。

目前，针对不溶性阳极的研究以石墨、涂层钛阳极的研究最受关注。

一、抗氧化涂层石墨电极【1】石墨电极,主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，具有良好的高温性能，热膨胀系数低、重量轻、耐腐蚀性强，易于加工，抗热冲击性能优良，但是它在高温下的突出缺陷是易氧化。

石墨的氧化从450℃开始，超过750℃后氧化急剧增加，且随着温度的升高而加剧。

为了降低石墨电极的消耗，许多研究工作者都开展了抗氧化、添加涂层、改变原料配比工艺研究工作。

抗氧化涂层是石墨电极抗氧化最有效的和最主要的手段，它可以大幅度提高石墨电极在氧化环境中的使用温度。

它的基本功能是把基体材料和氧化环境隔离开来。

它与普通石墨电极相比，具有如下特点：1）1500℃内有效防止石墨电极表面氧化；2）减低石墨电极消耗24%～50%。

；3）提高电极使用寿命26%～60%。

其中在加工好的石墨电极表面上熔合一薄层铝基金属陶瓷涂层，这种既能导电又耐氧化的涂层材料是由铝及多种成分的耐火泥浆共熔后形成的，其特点和作用是：1)为电极提供一个高效隔氧层和高导电的外表层，从而可防止电极表面氧化和降低电极净耗，同时也降低了电极内部的电流密度。

钛阳极介绍

钛阳极就是钛基金属氧化物涂层中的阳极。

根据其表面催化涂层不同分别具有析氧功能、析氯功能。

一般电极材料要具有良好的导电性，极距变化小，耐腐蚀性强，机械强度和加工性能好，寿命长，费用低，对电极反应具有良好的电催化性能，目前钛是最能满足以上综合要求的金属，一般采用工业纯钛TA1\TA2。

中文名钛阳极外文名titanium anode目录1. 1介绍2. 2优点3. 3分类1. ▪溶性阳极和不溶性阳极2. ▪氯碱工业用钛阳极3. ▪电镀用钛阳极1. ▪铅及铅合金阳极2. ▪涂层钛阳极介绍编辑钛阳极上的金属氧化物涂层的作用是：电阻率低，具有良好的导电性(钛本身导电性能不好)，贵金属涂层的化学组成稳定，晶体结构稳定，电极尺寸稳定，耐蚀性好，寿命长，具有良好的电催化性能，有利于降低析氧、析氯反应的过电位，节约电能。

优点编辑1、钛阳极工作寿命长，隔膜法生产氯碱工业中，金属阳极耐氯和碱的腐蚀，阳极寿命己达6年以上，而石墨阳极仅为8个月。

2、可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，因而可提高金属产品纯度。

3、可提高电流密度。

隔膜法生产氯碱中，石墨阳极的工作电流密度为8A/dm2，钛阳极可成倍地增加，达17A/dm2，这样在电解厂房、电解槽相同的条件下，产量可增加1倍，提高了单槽生产能力，有效地提高了劳动生产效率。

在高工作电流密度下进行电解时，使用钛阳极比较适宜。

4、由于采用了金属阳极，氯酸盐电解槽的高温、高电流密度操作成为可能。

金属阳极的采用使电解槽构造得以改善，降低了电能消耗，加快了次氯酸盐生气氯酸盐的化学反应，从而提高了生产性能。

5、采用了DSA，水银法及隔膜法食盐电解槽的设计概念和操作条件得以改进，能耗得以降低。

DSA低的过电位特性，电极间表面及电极的气泡容易排除，是金属阳极电解槽槽电压降低的重要原因。

由于钛阳极具有很多优点，它的开发使氯碱工业取得很大经济效益，因此很快便在世界各地推广使用。

辅助阳极

辅助阳极油气储运工程07级本科二班姓名：黄伟学号：200711011230辅助阳极辅助阳极用做阴极保护系统中的辅助电极，称为辅助阳极，通过其本身的溶解，与介质（如土壤、水）、电源、管道形成电回路。

辅助阳极在不同的环境中使用不同的材料，有高硅铸铁阳极，铂钛阳极，铂铌阳极，钛基金属氧化物阳极，石墨阳极，埋地金属氧化物阳极等。

辅助阳极的基本要求在外加电流阴极保护系统中与直流电源正极相连接的电极称为辅助阳极。

它的作用是使外加阴极电流得以从阳极经过介质流到被保护体, 构成电流的回路。

辅助阳极的电化学性能、机械性能、工艺性能以及阳极的形状, 布置方法等均对阴极保护的效果有重要的影响, 因此, 必须合理地选用阳极材料。

辅助阳极应满足以下要求:(1) 具有良好的导电性和较小的表面输出电阻;(2) 在高电流密度下阳极极化小, 而排流量大。

即在一定的电压下, 阳极单位面积上能通过较大的电流;(3)具有较低的溶解速度, 耐蚀性好, 使用寿命长;(4) 具有一定的机械强度、耐磨、耐冲击振动;(5) 材料带源方便, 价格便宜, 容易制作。

辅助阳极是外加电流阴极保护系统的重要组成部分。

阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。

阴极保护分为牺牲阳极保护和强制电流保护两种方法。

在这里我们只研究辅助阳极法。

牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低速率的方法。

在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极。

通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。

镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中，锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中，铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。

牺牲阳极保护法的主要特点是： (1) 适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网 (2) 阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小 (3) 随管道安装一起施工时，工程量较小 (4) 运行期间，维护工作简单。

涂层钛阳极

钛阳极钛阳极全称为钛基混合贵金属氧化物涂层钛阳极（MMO）。

也叫DSA阳极。

（形状稳定型阳极）。

它以钛为基材，在钛基材上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。

钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和白金涂层（或镀铂）。

析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。

析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。

镀铂阳极（铂涂层阳极）：钛为基材。

表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um（微米）。

白金钛网网孔规格一般为12.7×4.5mm或6×3mm。

阳极的选择需要阳极工作的环境及介质:1.每平方米的电流密度(单个阳极所承载的电流强度除以电极表面积)；2.温度；3.PH值；4.溶液的成分构成及比例；5.生产的产品或用途等。

钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么?通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命。

钛阳极上金属氧化物涂层的厚度:起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作寿命。

厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落。

阳极钝化阳极在电解运转过程中,工作寿命有一定的期限.当电压升的很高,实际上没有电流通过时,阳极便失去作用,这种现象称为阳极钝化。

阳极使用寿命的影响因素主要有哪些:1.电流密度电流密度和阳极寿命成反比，电流越大，阳极使用寿命越短。

我公司阳极设计电流密度为2000A/M2内.建议电流密度不要超过2000A/M2.另外尽量避免电流稳定。

2.钛基材阳极的基材一般选用纯钛,且要求TA1的材质，若使用的基材纯度不够，会降低钛阳极耐腐蚀性能，影响钛阳极的工作寿命。