金属氧化物阳极的失效行为研究
氧化物阳极在不同温度下硫酸及海水中强化寿命规律及机理分析
氧化物阳极在不同温度下硫酸及海水中强化寿命规律及机理分析张胜健;辛永磊【摘要】采用热分解法在钛基体上涂覆钌、铱、锡涂液制备金属氧化物阳极,在不同温度的硫酸和海水中采用强化电解实验考察温度对金属氧化物阳极的寿命影响规律,采用扫描电镜、能谱、电化学阻抗、析氯效率等手段分析金属氧化物阳极在2种溶液中的失效机制.实验结果表明,金属氧化物阳极在硫酸中寿命随着温度的上升呈下降趋势;在海水中的寿命受温度的影响较大,随着温度的上升,寿命明显增长.金属氧化物阳极在硫酸中失效前后表面形貌相差大,涂层几乎完全脱落,电阻迅速增大,主要是基体表面生产不导电的二氧化钛.阳极在海水中失效后表面呈现出边界,边界与中心处呈现出2种不同的微观形貌,失效后仍有一定的活性,失效与表面有效物质的溶解、剥离密切相关.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2015(035)003【总页数】4页(P23-26)【关键词】金属氧化物阳极;温度;海水;硫酸;失效机理【作者】张胜健;辛永磊【作者单位】太原工业学院化学与化工学院,山西太原030008;中国船舶重工集团公司第七二五研究所,海洋腐蚀与防护重点实验室,山东青岛 266101【正文语种】中文【中图分类】TG172;TQ151钌、铱、锡阳极作为典型的析氯阳极被广泛地应用在电解海水防污、污水处理、海水淡化利用等多方面［1－3］。
金属氧化物阳极的寿命是考察金属氧化物阳极性能的重要指标。
金属氧化物阳极的寿命通常以强化电解寿命获得，即在大电流密度、苛刻电解质中强行运转［4］。
温度是影响金属氧化物阳极寿命的一个重要因素，但钌、铱、锡阳极在实际应用与实验考察中阳极寿命会表现出不相符的规律。
本文考察不同溶液中温度对电极寿命的影响，研究并对比钌、铱、锡阳极在海水中与硫酸中2种不同介质的失效机理，为改进钌、铱、锡类析氯电极的强化电解寿命测试准确性提供参考。
1 实验部分1.1 氧化物阳极的制备将工业用TA2钛板进行喷砂处理，除去表面氧化物，放入固定配比的Na2CO3、NaOH、NaH2PO4溶液中进行除油，10%草酸煮沸溶液中刻蚀约2h，成均匀的麻灰面，蒸馏水冲洗后备用。
钛基贱金属氧化物涂层阳极的研究进展
文章编号 ： １０ ．７ １ ０ ７增刊．６ ６０ ０ １９ ３ （ ０ ） ２ ２ ９ －４
ｌ 引 言
电极作 为异相 电催 化剂是 电解 、电镀 、电铸 、污水 处理 、 腐蚀 保护等 电化学工程 中的主要 部件 。为 电化学
反应提供 了场所 ，对生产过程影 响最大 。电化 学催 化剂
同时。同样承受着贵金属高 昂的价格和难 以推广 的遗撼。 因此 ，寻找新型的电催化活性较 高、性能稳定、价格低廉 的贱金属来代替贵金属电极材料 ， 为钛基金属氧化物涂 成 层阳极研究中的一个重要课题。
中间层 的加 入使 贱金 属氧 化物涂层 阳极 获得 了意
想不到 的效果： 极大增加 了贱金 属氧化物涂层阳极的稳 定性 、导 电性 ，但 对催化活 性影响说法不一。粱镇海等 人［选择 Ｓ Ｏ ＋Ｒ Ｏ ＋Ｍｎ ４ １ ｎ２ ｕ２ Ｏ 作中间层研 究 了 Ｔ／ Ｏ ｉ Ｍｎ ｘ 型阳极 的稳定 性 。在 ２ ％ Ｈ Ｓ ４ ０ ２Ｏ 中，３ ℃，４ ｋ ／ 的 ０ ０ Ａ ｍ２
类 ‘。
解决的关键 问题 。重点 阐述 了几种有代表性 、具有广 阔
应用 前景的贱金属 氧化 物涂层 阳极 ， 并对其 未来的发展 及应用 前景进 行 了展 望．
关键词 ： 钛 基体 ；贱 金属；氧化物涂层 ；阳极
中图分类号 ： ０ ４ ． ６ ３３ ６
文献标 识码 ：Ａ
２ 开发贱 金属氧化物涂层 阳极 的关键 问题
对 于工 业应用 而言 。在 电极材 料 必备 的 多种 性 能 中，稳定性是至关重要 的，它是发挥 电极其 它性 能的先
必须具备的性 能主要 有：导 电性 。稳定性 （ 即一定的寿
命） 。电催化 活性 （ 包括 实现 或加速 目标 反应与抑 制有 害副反应 。 也包括 能耐 受杂质 及中间产物的作用而 不致 较快地 中毒 失活 ） 。对于 阳极 材料 ，尤其 是用于工业 电
铝及其合金阳极氧化故障及其处理方法
铝及其合金阳极氧化故障及其处理方法铝是比较年轻的金属，有“20世纪的金属”之称。
在全世界它的年产量仅次于钢铁，在金属材料中名列第二。
铝和铝合金之所以得到广泛应用在于它有许多特点。
铝的比重是2.702，与铜(比重8.9)和铁(比重7.9)比较，约为它们的1/3．其制品重量轻，可用于汽车、飞机、铁路车辆、船舶、高层建筑等方面。
纯铝强度低，但在铝中加入少量的铜、镁、锰，锌、硅等元素后形成铝合金，显微硬度可达400～600kg/mm2，特殊情况下可达1200～15Ookg/mm2，强度比碳钢好，可与特殊钢媲美。
铝及其合金在空气中，会在表面自然生成一层极薄的厚达0.01～0.05μm的氧化膜。
这层自然氧化膜虽然能阻止它们继续遭到大气腐蚀，但此膜疏松多孔，当遇到工业性气体时，抗蚀性能大大下降。
不过，如经电解氧化加工，使其表面生成硬而致密的氧化膜层，那末，很多物质就对它不产生腐蚀作用，适合在工业地区和沿海地区使用。
因铝的延展性极其优良，所以易于加工成型，经人工氧化染色后，可以得到各种美丽颜色的铝制品。
随着铝及其合金表面防护装饰性氧化工艺的广泛应用，近年来氧化新工艺、新技术的不断出现，如仿礼花法，转移印花法、渗透法、冰花图案法等等，使铝表面更加呈现出色彩缤纷，繁花似锦，见之令人畅心悦目。
所以目前建筑行业上把其大量用于高级宾馆的门、窗、柱、框架等制件上，既坚实牢固，又美观大方。
由于铝及其合金还有良好的导热、导电性，对光、热、电波的反射性好，没有磁性，耐低温和化学药品，有吸音性……等等。
故它的应用越来越广泛。
为了保证铝合金有足够的强度和较高的耐蚀，必须经过氧化处理。
铝和铝合金的氧化处理分为化学氧化和电化学氧化。
化学氧化不用外来电流仅把制件置入适当的溶液内，使表面生成一层氧化膜。
在电化学氧化中是把铝及其合金作为阳极，故又称阳极氧化。
电化学氧化的方法较多，本章分别介绍硫酸、铬酸阳极氧化，硬质电化学氧化绝缘电体学氧化和瓷质电化学氧化的故障及其处理方法。
金属氧化物电催化阳极的改性制备及应用
金属氧化物电催化阳极的改性制备及应用金属氧化物电催化阳极的改性制备及应用引言：在传统能源的高消耗和环境污染问题日益突出的情况下，可再生能源的开发和利用成为了全球的热门话题。
电催化技术作为转化和存储可再生能源的重要手段，受到了广泛的关注。
金属氧化物作为一类重要的电催化材料，具有优良的稳定性和电导性能，对于氧还原反应和氧发生反应具有良好的催化活性。
因此，对金属氧化物电催化阳极的改性制备及应用进行研究，对于电催化技术的发展具有重要的意义。
一、金属氧化物电催化阳极的改性制备方法金属氧化物的电催化活性较低，有限的活性位点导致其在催化反应中的效果不理想。
为了提高金属氧化物的电催化活性，研究者们通过改性制备方法来改善其催化性能。
1. 金属氧化物的纳米化改性实验证明，金属氧化物纳米颗粒具有更大的比表面积，提供了更多的活性位点，能够增强金属氧化物的催化活性。
通过溶剂热法、水热法等方法制备金属氧化物纳米材料，可以有效地提高其电催化性能。
2. 金属氧化物与其它材料的复合改性金属氧化物与其它材料的复合改性是一种常用的方法，可以综合金属氧化物自身的特性和其它材料的优良性能，提高催化活性。
例如，将金属氧化物与碳材料复合制备，可以提高电子传导性能和催化活性。
二、金属氧化物电催化阳极的应用金属氧化物电催化阳极在能源转化和储存等方面具有广泛的应用价值。
1. 水分解制氢金属氧化物电催化阳极在水分解制氢方面具有重要的应用。
通过水分解反应可以将水转化为氢气，以实现可再生能源的高效转化和储存。
搭载金属氧化物电催化阳极的电解池可以显著提高水分解的效率，促进氢能产业的发展。
2. 燃料电池金属氧化物电催化阳极在燃料电池中的应用也备受关注。
燃料电池利用可燃性物质与氧气的氧化还原反应产生电能，金属氧化物电催化阳极可以提供催化活性位点促进反应的进行，从而提高燃料电池的效率，降低运行成本。
3. 二氧化碳还原在二氧化碳减排的背景下，二氧化碳还原为有用化合物是一项具有重要意义的研究方向。
铝合金阳极氧化膜防护性能及失效规律研究
铝合金阳极氧化膜防护性能及失效规律研究
铝合金阳极氧化膜防护性能及失效规律研究
钱建才1,2，邹洪庆1,2，方敏1,2，许斌1,2，吕基成1,2
【摘要】摘要：目的研究不同腐蚀环境条件下铝合金阳极氧化膜层的防护作用及失效规律。
方法采用中性盐雾、酸性盐雾试验方法进行加速试验，对无划线试样腐蚀外观和附着力以及有划线试样的腐蚀形貌等进行检测和考核分析。
结果获得了4种铝合金材料阳极氧化膜层在不同试验环境条件下的防护性能、腐蚀失效、附着力变化以及抗腐蚀扩展性能等试验数据。
结论铝合金材料类型对未封闭处理的阳极氧化膜的耐腐蚀扩展性能影响明显。
封闭处理能够提高铝合金阳极氧化膜的综合防护性能。
【期刊名称】《装备环境工程》
【年(卷),期】2019(016)003
【总页数】5
【关键词】铝合金；耐蚀性；中性盐雾试验；酸性盐雾试验；阳极氧化；封闭处理
修订日期：2018-10-11
随着武器装备轻量化要求的不断提高，轻质材料特别是铝合金材料在武器装备结构材料中所占的比重越来越大[1-3]。
由于对铝合金复杂环境条件下的腐蚀特征及规律研究得不够深入，设计及验证过程中考虑的腐蚀因素不够充分，导致部分装备铝合金环境防护设计不能满足使用要求，在使用过程中经常出现严重的腐蚀问题[4-7]。
因此，对铝合金防护体系的细分功能层的防护性能及失效规律进行深入的研究与验证是铝合金防护体系设计过程中需要迫切解决的重要问题，必须引起充分的重视。
恒电位法研究金属的阳极行为思考题
恒电位法研究金属的阳极行为思考题
【最新版1篇】
目录（篇1）
1.研究金属阳极行为的意义
2.恒电位法的定义及应用
3.恒电位法在研究金属阳极行为中的优势
4.恒电位法在研究金属阳极行为中的实例
5.总结
正文（篇1）
1.研究金属阳极行为的意义
金属阳极行为研究是电化学领域的一个重要分支，它关注的是金属在电化学反应过程中阳极的反应特性。
研究金属阳极行为对于理解金属的腐蚀、氧化还原反应以及电池性能等方面具有重要意义。
2.恒电位法的定义及应用
恒电位法是一种电化学测试方法，通过在电化学测试过程中保持电极电位恒定，来研究电极反应特性。
恒电位法被广泛应用于金属阳极行为的研究，有助于揭示金属在阳极反应过程中的电流密度、电位以及钝化等现象。
3.恒电位法在研究金属阳极行为中的优势
相较于恒电流法，恒电位法在研究金属阳极行为方面具有明显优势。
首先，恒电位法能够实现在恒定电位条件下测量不同电流密度下的反应特性，有利于揭示金属阳极的钝化现象。
其次，恒电位法可以消除电路中由于电流不恒定导致的误差，使得测量结果更加准确可靠。
4.恒电位法在研究金属阳极行为中的实例
在研究金属阳极行为时，恒电位法可以应用于测定阳极极化曲线。
通过测量不同电流密度下的阳极电位，可以得到阳极极化曲线，从而了解金属阳极在反应过程中的电位变化规律。
此外，恒电位法还可以用于研究金属在阳极反应过程中的钝化现象，揭示钝化现象对金属性能的影响。
5.总结
恒电位法作为一种重要的电化学测试方法，在研究金属阳极行为方面具有显著优势。
关于铝合金阳极氧化故障研究
关于铝合金阳极氧化故障研究作者：常帅来源：《中国科技博览》2018年第28期[摘要]文中笔者根据多年工作经验对铝合金阳极氧化相关技术及故障进行分析，并在最后提出预防氧化故障的措施。
[关键词]铝合金；阳极氧化；故障；中图分类号：S525 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0393-01一、铝合金的阳极氧化相关技术1.铝合金硫酸溶液的阳极氧化技术铝合金的硫酸阳极氧化能够获得的吸附性膜层厚度在0.5微米到20微米之间，通常可以作为一般的防护或者是油漆中的底漆。
硫酸溶液的阳极氧化空隙率为36%，膜的吸附性较强，同时染色较为容易，一般也作为装饰的一部分来使用。
2.铝合金铬酸溶液的阳极氧化技术铝合金的铬酸阳极氧化能够获得的吸附性膜层厚度在2微米到5微米之间。
膜的颜色是可以变化的，通常是灰白色或者深灰色。
一般不作为染色来用。
铬酸的阳极氧化能够有效的保持飞机零件的原有粗糙度。
膜层较软，具有很好的弹性，在应用过程中不会出现较为明显的疲劳强度衰退问题，但是这种膜层的耐磨性没有硫酸阳极氧化产生的膜层好。
3.铝合金硼酸溶液的阳极氧化技术硼酸阳极氧化在性能上除了具有硫酸阳极氧化的优点之外，还具有另外四个优点。
第一个是具有很好的遮盖能力；第二个是具有低浓度的槽液成分；第三个是槽液在处理过程中较为方便；第四个是对于外界环境的污染较小。
因此硼酸阳极氧化技术也被称为环保型的养护技术。
4.铝合金草酸溶液的阳极氧化技术铝合金的草酸阳极氧化能够获得的吸附性膜层厚度在8微米到20微米之间。
这种阳极氧化技术日本或者德国使用的较多，现在我国的应用也较为广泛。
这种阳极氧化技术得到的膜层厚度大，同时还具有高硬度，最主要的是耐磨性能和耐腐蚀性能非常好。
但是由于草酸溶液的氧化膜的颜色会随着外界的变化而变化，因此在使用过程中还是受到了一定的限制。
5.铝合金磷酸溶液的阳极氧化技术磷酸溶液的阳极氧化技术最早是由美国发明的，这种氧化技术就是利用了磷酸的弱酸性特质进行氧化反应，这种技术具有三个显著的特点。
涂层钛阳极的失效原因
涂层钛阳极的失效原因随着科技的发展，涂层钛阳极的应用范围越来越广泛，它广泛用于汽车、医疗、机械制造等领域。
但是，随着使用时间的增加，涂层钛阳极的失效也越来越普遍。
本文将探讨涂层钛阳极的失效原因，并提供一些预防措施。
涂层钛阳极的构成涂层钛阳极由钛金属作为基材，通过电解沉积多层氧化物涂层而形成。
这种氧化物涂层通常由氧化钛、二氧化硅和氧化铝等成分组成，其中氧化钛是主要成分。
涂层钛阳极失效的原因1.磨损当涂层钛阳极暴露在高摩擦、高压力或高速度条件下时，其表面容易出现磨损。
这可能会导致涂层的失效或完全丢失，从而暴露出基材，使钛阳极失去其优异的耐腐蚀性能。
2.腐蚀腐蚀是钛阳极失效的另一个主要原因。
在某些环境下，如硫酸、氯化物、酸或碱等强酸性/强碱性环境中，涂层钛阳极会不可避免地受到破坏和腐蚀，从而导致失效。
3.电化学腐蚀涂层钛阳极在一些强腐蚀性环境下，特别是在受到电化学腐蚀时，容易失效。
这可能会导致涂层中出现大量微孔，电化学腐蚀则将在这些微孔处迅速发生，导致涂层腐蚀和失效。
4.溶解涂层钛阳极在一些氧化性环境下，如氧化氢和氧化气体中，容易出现溶解现象，这也会导致失效。
5.高温在高温下，涂层钛阳极结构也可能受到破坏，从而导致失效。
高温可导致涂层成分改变，氧化物移位、裂纹等问题。
预防措施为了避免涂层钛阳极失效，需要采取以下预防措施：1.正确的材料选择根据应用环境的物理、化学性质，选择正确的材料是涂层钛阳极失效预防的首要因素。
2.保持温度不超过允许范围涂层钛阳极在高温环境下容易失效，必须确保温度不超过允许的温度范围。
3.避免过度磨损过度磨损还会导致涂层钛阳极的失效。
为避免磨损，应采取适当的润滑和减少直接接触。
4.使用合适的防腐蚀材料在使用环境容易引起腐蚀时，应使用防腐蚀材料，在涂层钛阳极表面形成一层保护层，以增强其耐腐蚀性能。
5.防止氧化物溶解在涂层钛阳极置于含氧化氢或氧化气体的环境中时，应避免过长的接触时间，以减少氧化物的溶解，从而减少其失效的可能性。
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第10卷第6期1998年11月腐蚀科学与防护技术CORR OSI ON SC IENCE AND PR OTECT I ON TECHNOLOG Y V o l.10N o.6 N ov.1998金属氧化物阳极的失效行为研究许立坤董飒英高玉柱董克贤王朝臣陈光章(中国船舶工业总公司第七二五研究所青岛分部青岛266071)摘 要 对R uT iSn、R uT iIrSnCo、IrT iT a和P t T i电极在1mo l L H2SO4中的强化电解失效行为进行了研究.结果表明:IrT iT a阳极的强化电解寿命最高,P t T i电极次之,R uT iSn电极最低.氧化物层的溶解消耗、剥落以及在活性层和基体间有钝化膜生成是氧化物阳极失效的几种主要原因,每种电极失效均是多种因素共同作用的结果,但不同的阳极有着不同的导致失活的主导因素.针对氧化物阳极的失效原因,提出了氧化物阳极性能改进的可能途径.关键词 氧化物阳极失效钝化学科分类号 T G174.2金属氧化物阳极,也称为尺寸稳定性阳极,是一种复合电极材料.它是在阀金属钛的基体上被覆一层具有良好电导性的氧化物活性层而构成.这种阳极的出现给电化学工业带来了巨大的影响[1～3],由于其具有良好的电化学特性而在很多领域正逐步地取代传统的电极材料.金属氧化物阳极最早在氯碱工业中获得了广泛的应用,以后又推广到氯酸盐电解、湿法冶金、海水电解、阴极保护等许多领域[4].作为实用性的阳极材料,不仅应有良好的电化学活性和反应选择性,而更为重要的是还必须具有良好的化学和电化学稳定性,以便获得足够长的使用寿命.本文试图通过对几种不同类型的金属氧化物阳极失效行为进行研究,找出其损伤失效的原因,并分析其性能改进的可能途径,为新型金属氧化物阳极的研制提供依据.1试验方法电极材料 3种金属氧化物阳极分别为:(a)R uT iSn电极,以R uO2作为贵金属组元,为氯碱工业用R uT i阳极的改良型;(b)R uT iIrSnCo电极,以R uO2和Ir O2作为贵金属组元,为次氯酸钠发生器用阳极;(c)IrT iT a电极,以Ir O2作为主要的活性组元,为析氧环境下的耐蚀性阳极.上述试样由西北有色金属研究院和锦西化工研究院提供.金属氧化物电极采用热分解法制备.基体采用工业纯钛(TA2),丝状试样直径为 2mm 或 3mm.钛基体先在碱液中除油,然后置于热草酸溶液中刻蚀去除表面氧化膜.以R uC l3、H2IrC l6、T i(OC4H8)4、T aC l5、SnC l4、CoC l2等为原料,用盐酸、异丙醇和丁醇为溶剂配制所需成份的涂液.将涂液均匀地涂刷在刻蚀过的钛基体上,烘干,然后置于电炉中烧结.使涂层能分解成相应的氧化物.重复上述涂刷2烘干2烧结过程多次,最后制成所需氧化物阳极.将氧化物阳 收到初稿:1997212215极和铂钛复合阳极进行了对比研究.铂 钛电极为 3mm的丝状,采用冶金拉拔工艺制成,铂层的厚度约为8～10Λm.强化电解寿命试验 本试验确定的强化电解条件为:阳极电流密度2A c m2,电解质为1m o l L H2SO4,液温45℃.采用L PS24303D型恒流源作电解用直流电源,辅助电极采用钛片,液温用恒温水浴槽控制.试验时记录槽压随时间的变化,当槽压急剧上升时表明阳极失效.总的连续电解时间即为强化电解寿命.表面形貌观察 对氧化物阳极强化电解试验前后的表面形貌用JS M235C型扫描电镜进行了观察,操作电压为25kV.用能谱仪对阳极涂层的成份进行了分析.2结果及讨论2.1氧化物阳极的强化电解寿命测定了几种氧化物阳极的强化电解钝化曲线.在电解初期槽压(阳极电位)一般会稍有降低,这可能是电解液充分浸润了电极表面,使电极表面参与电化学反应的活性点增多了的缘故.随后槽压随时间变化不大.当接近电极寿命终点时,槽压开始迅速升高,并且在几分钟内就达到10V以上,表明电极失活,阳极活性层产生了钝化.表1列出了几种阳极材料在2A c m2,1m o l L H2SO4溶液中的强化电解寿命试验结果.其中IrT iT a电极寿命最高,铂钛电极次之,R uT iSn电极最低.Table1Accelerated electrolysis life of differen t anodesanode m aterial electro lysis life h consump ti onm g・c m-2consump ti on ratem g・A-1・a-1R uT iSn15.11.54434.7R uT iIrSnCo24.02.60476.7IrT iT a394.30.778.5P t T i174.312.82322.4 current density:2A c m2,1mo l L H2SO4,45℃和R uT iSn电极相比,R uT iIrSnCo电极寿命为其1.6倍,IrT iT a电极为其26倍,P t T i 电极为其12倍.表明IrT iT a电极最耐酸的作用,在硫酸溶液中具有极高的稳定性和电解寿命.用称重法测量了电解失效前后电极重量的变化,结果表明IrT iT a电极消耗最小,而P t T i 电极消耗最大.从整个寿命期内的消耗速度来看,R uT iIrSnCo电极最大,R uT iSn电极与之相近,P t T i电极再次之,IrT iT a电极为最小,并且其值比其它电极小得多.从电极失效后电极的表面状态来看,IrT iT a电极表面没有非常明显的变化,R uT iSn及R uT iIrSnCo电极表面变灰,但仍有氧化物层存在,P t T i电极被覆的铂层已完全破坏,基本上消耗完了,剩下少量呈丝状也已起毛,用手即可擦下.2.2阳极的表面形貌图1为R uT iSn电极、R uT iIrSnCo电极及IrT iT a电极的表面形貌.从图中可见,R uT iSn 电极、R uT iIrSnCo电极表面均呈龟裂泥状,这是典型的R uT i系电极的微观形貌[5].由于大量的裂纹存在,并且较深较宽,因而其真实表面积比几何表面积要大得多.833腐蚀科学与防护技术10卷IrT iT a 电极的表面形貌与R uT i 系电极显然不同,表面呈颗粒状,有的区域较致密,如图1(c ).P t T i 电极由于采用冶金拉拔复合成形,其表面为平整的铂层.因而其几何表面积几乎就是真实表面积.F ig .1Surface mo rpho logy of m etal oxide anodes(a )R uTiSn ,(b )R uT iIrSnCo ,(c )IrT iT aF ig .2Surface mo rpho logy of vari ous anodes after electro lysis failure(a )R uT iSn ,(b )R uT iIrSnCo ,(c )IrT iT a ,(d )P t T i9336期许立坤等:金属氧化物阳极的失效行为研究043腐蚀科学与防护技术10卷 用SE M对几种电极在H2SO4溶液中强化电解失效后的表面形貌进行了观察.结果表明, R uT iSn电极表面有明显的溶失,“板块”边缘尖角处溶解(图2(a)),有的区域块状颗粒剥落. R uT iIrSnCo电极表面活性层溶解剥落,有的区域露出基体(图2(b)).IrT iT a电极表面也有颗粒剥落(图2(c)).P t T i电极表面则产生了严重的溶解破坏,剩余的铂层也产生了脱附.用能谱仪EDXA定量分析表明,各元素在涂层各处的分布是不均匀的.事实上,不少文献报道活性组元如R uO2、Ir O2等在活性涂层表面有偏聚[5,6],这表明电极涂层中的活性点分布是不均匀的.当电极失效后,剩余的氧化物涂层中,成份发生了较大的变化,主要活性元素的含量大大降低.这些表明,活性组元的消耗是电极失活的原因之一.一般认为,金属氧化物阳极在高电流密度下的失效主要有如下几种原因[7～9]:(1)氧化物涂层的溶解消耗;(2)氧化物层的脱落或剥离;(3)在氧化物层和基体间有T i O2钝化膜生成.从几种试验电极材料在1m o l L H2SO4溶液中的强化电解结果来看,每种电极失效均是多种因素共同作用的结果,但不同电极有着不同的导致失效的主导因素.R uT i系电极中, R uO2在高电位下会氧化成R uO4而溶解[8,9],由于活性点的数量减少,导致氧化物层电导性下降,从而引起工作电位进一步提高,这又会进一步促进电催化物质R uO2的消耗,并导致析氧增强.由于涂层中存在大量的裂纹,电解质及氧逐渐渗入涂层到达基体界面,又导致钛基体钝化.在析出气泡的冲刷作用下,最终导致涂层剥落.对于IrT iT a电极,由于Ir O2具有极高的电化学稳定性,所以Ir O2产生电化学溶解的可能性较小[7].其失效的主要原因可能是表面部分粒子在气泡冲击下脱落,以及在活性涂层和基体界面处T i O2膜的生成[10].事实上,IrT iT a电极在H2SO4溶液中强化电解失效后,其涂层的损耗是最小的.P t T i电极的失效主要是铂层的溶解.在硫酸中强化电解的条件下,P t的消耗速率是很高的.当铂层溶解到开始显露钛基体时,钛基体上T i O2钝化膜生成,破坏剩余铂层和基体间的结合,导致铂层起皮脱落.R uT iSn电极是氯碱工业上广泛使用的R uT i电极的改良型,其耐蚀性比R uT i电极有明显的提高.表明Sn的加入改善了阳极的抗钝化性能.R uT iIrSnCo电极目前主要用在次氯酸钠发生器中,由于抗钝化组元Ir O2的加入,使其抗钝化性能有了进一步的提高.而IrT iT a电极由于采用Ir O2作为主要的活性组元,因而具有极高的强化电解寿命.针对不同氧化物阳极电解失效行为和机理,可采用如下途径来进一步改善电极的耐蚀性和抗钝化性能:(1)采用Ir O2作为电极的主要活性组元;(2)采用多元混合金属氧化物来改善电极的电化学稳定性;(3)采用耐蚀导电中间层改善电极的抗钝化性能;(4)优化制备工艺改善氧化物层和基体间的结合力.3结 论1在1m o l L H2SO4中强化电解条件下,IrT iT a阳极的电解寿命最高,P t T i电极次之, R uT iSn电极最低,表明IrT iT a电极具有较高化学和电化学稳定性.2氧化物层的溶解消耗、脱落或剥离以及在活性层和基体间形成T i O2钝化膜是金属氧化物阳极失效的几种主要原因.每种电极的失效均是多种因素共同作用的结果,但不同的电极有着不同的导致失效的主导因素.3采用混合金属氧化物、以Ir O2为主要活性组元、增设中间层、优化制备工艺等是进一步改善电极的耐蚀性和抗钝化性能的可能途径.参考文献1Beer H B .B rit .Pat .1,147,442,19652Beer H B .U S Pat .3,711,385,19703E lectrodes of Conductive M etallic O xides ,S .T rsatti ed .,Am sterdam :E lsevier ,19814陈康宁编著.金属阳极.上海:华东师范大学出版社,19895Kam eyam a K ,et al .J .E lectrochem .Soc .,1994,141(3):6436Com ninellis CH ,V ercesi G P .J .A pp l .E lectrochem .,1991,21:3357M artelli G N ,O rnelas R ,Faita G .E lectroch i m .A cta ,1994,39(11 12):15518石仑千秋,等,电气化学,1980,48(2):919Beck F .Co rro .Sci .,1989,29(2 3):37910太田键一郎,等.电气化学,1989,57(1):71AN INVEST IGAT I ON ON FA I L URE BEHAV I OUROF M ETAL I C OX I D E ANOD ESXU L ikun ,DON G Saying ,GAO Yuzhu ,DON G Kex ian ,W AN G Chaochen ,CH EN Guangzhang(Q ing d ao B ranch of L uoy ang h ip M aterial R esearch Institu te ,Q ing d ao 266071)ABSTRACT T he electro lysis failu re behavi ou rs of R uT iSn ,R uT iIrSnCo ,IrT iT a and P t T i anodes in 1m o l L H 2SO 4have been investigated .It w as show n that IrT iT a anode had the longest electro lytic life ,the nex t w as P t T i and R uT iSn w as the sho rtest .T he disso lu ti on and p eeling of ox ide coating ,as w ell as the fo r m ati on of p assivative fil m betw een the sub 2strate and the ox ide coating w ere the m ain reason s fo r their failu re .T he dam age of each an 2ode w as cau sed by the concti on of m any facto rs ,bu t each anode had its ow n critical facto r leading to failu re .A cco rding to the cau ses of failu re ,the po ssib le m ethods to i m p rove the p erfo r m ance of the m etallic ox ide anode are p resen ted .KEY WOR D S m etalic ox ide ,anode ,failu re ,passivati on 1436期许立坤等:金属氧化物阳极的失效行为研究。