钛基镀铂的技术现状及应用

钛基镀铂的技术现状及应用

课程名称：贵金属电镀的技术现状、应用及发展方向

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班级：材料081

日期：2011年12月30日

钛基镀铂的技术现状及应用

摘要：复合阳极是通过适当的工艺将铂复合在钛基体上，主要介绍了复合阳极的主要制备工艺及应用领域。指出了各种方法的优缺点及发展方向，水溶液电镀是目前最常用的制备钛基铂的方法。铂复合电极强度高，耐腐蚀性、导电性好，催化活性高，主要应用于阴极保护、电析金属、离子水制备等领域中。

关键词：钛基镀铂、水溶液电镀、熔盐电镀、刷镀

0前言

自1896年起，电解工业用石墨阳极历时70多年之久；1968年比尔的RuO，一TiO，涂层研究成果在意大利的De Nora公司的氯碱厂实现了工业化，从此电极进入了钛电极时代。这种氧化物涂层阳极商业上称之DSA(Dimensionally StableAnode)。随着析氯型金属阳极在氯碱_工业的成功应用，启发人们在析氧领域也使用涂层金属阳极。

在电化学领域，铂作为阳极材料使用，其性能优良，特别是在酸性介质中的电化学阳极析氧过程，铂的抗氧化性能与电催化性能是其他材料难以媲美的[ 。所以，在许多重要的电化学生产领域，如过氧化氢、过硫酸铵等的生产都以铂作为阳极材料。但铂资源稀缺、价格昂贵，为了降低成本又保持铂阳极的优良性能，研究用镀铂材料代替纯铂制品，已取得了很好的效果。经研究发现，钛、钽、铌是合适的基体材料，这三种金属不但耐腐蚀性强，而且是阀性金属，阀性金属具有单向载流的性质，在一定的电位下，它们的表面可以形成一层氧化膜，这样把铂复合在这些基体上，在通阳极电流时，即使基体有孔，在孔处也不会发生腐蚀，因为有孔的基体处将自动的产生氧化膜。

1钛基镀铂的电镀工艺

钛基电剧镀铂的工艺流程为：预处理钛片→电净→水洗→活化→蒸馏水洗→电刷镀铂→蒸馏水洗→吹干。

1.1钛基预处理

目前，镀铂溶液种类繁多，在不少基体上都可进行电镀铂，但在钛基上镀铂比较困难。这是因为钛是一种极易钝化的金属，表面钝化膜使镀层与基体不能紧密结合，难以获得结合良好的镀层，必须进行前处理，除掉钝化膜，使钛表面生

成一层活性膜——氢化钛膜，氢化钛与钛基体和镀层之间形成一定的金属键，从而保证钛基体与镀层结合良好。

1.1.1侵蚀工艺

侵蚀的目的在于除去钛表面的钝化膜，一般在浓度较高的硝酸——氢氟酸体系中进行。温度为室温，时间为5 min～10 min，侵蚀液的配比：HF(40%)，50 ml/L～

70 ml/L；HNO

3(65%)，50 ml/L～ 100 ml/L；H

2

O

2

(30%)，100 ml/L～ 200 ml/L。

1.1.2活化工艺

活化的目的是在钛材表面生成活性膜。钛材经活化处理后得到的活性膜为氢化钛(TiH

2

)，呈灰黑色，在基体钛、氢化钛和镀层金属中，各自形成的能带，由于其能量相近，发生了能量重迭，形成了准金属键，从而得到结合良好的镀层。经活化处理后的钛片方可放入镀液中进行镀铂。

1.2电镀工艺

1.2.1水溶液电镀

水溶液电镀铂是目前应用较多的铂复合方法。它的溶液种类主要分酸性和碱性两大类，碱性镀铂溶液有：以二亚硝酸二氨铂为主盐即P盐镀铂溶液，以六羟基铂酸钾为主盐的强碱性镀铂溶液等。酸性镀铂溶液有氨基磺酸型镀铂溶液和硫酸盐DNS镀铂溶液等。

(1)氨基磺酸型镀铂液的操作条件为铂(以P盐计)10～20 g/L，电流密度100～500A/m2，氨基磺酸50～100 g/L，pH<2，温度60～80℃。P盐为主盐，氨基磺酸为络合剂，能提高阴极极化，使镀层结晶细致光亮。从此类镀液可获得光亮厚铂层。

(2)DNS镀液是一种强酸性新型镀液，此种铂盐溶液能镀厚铂，镀层表面光亮，

可以在各种基材上电镀。它的操作条件为：H

2Pt(NO

2

)

2

SO

4

(以铂计)5～20 g/L，电

流密度50～300 A/m2，硫酸调节pH<2，温度30～70℃从此类镀液可以获得光亮较厚的镀层，且操作温度低，电镀过程不会析出气体，不会给镀层造成针孔和疏孔的危险，电镀过程需要搅拌。但此类镀液电流效率低，主盐二硝基硫酸铂的制备也较P盐要麻烦。水溶液电镀铂的镀液种类无非都是基于上述几种类型，如想有新的突破，作者认为应研究新的铂化合物及合适的添加剂，加强铂化合物的离解机理研究以发明新的镀液。此外，还需加强电镀工艺研究及基材前处理研究。

1.2.2熔盐电镀

熔盐镀铂是从本世纪30年代开始的。在熔融氰化物槽中，难熔金属表面的钝化膜可能被溶解，时电解质中不存在氧成分，故基体和镀层结合较牢，镀层是可延性和没有应力的。熔盐电解质制备方法是:将53%的氰化钠和47%的氰化钾首先置于陶瓷坩埚中预烧熔，待温度高于熔点50℃时(550℃)，将两块铂电极插入熔体中并通电，当铂离子浓度约0.3%时，便可电镀。阴极电流密度为30～300 A/m2，电流效率65%～98% 。除了熔样时呵暴露在空气中，其余时间一律用氩气保护。因电镀时．阳极电流效率一般高于阴极电流效率，应定时添加氰化物熔盐以维持电解液有效成分的基本稳定。采用碱金属氰化物熔盐作为电解质镀铂是成功的，可以得到厚的光亮的无应力铂镀层，但这种工艺复杂，操作环境差，费用较大，难于镀大面积镀件。

1.2.3刷镀

刷镀的雏型是l899年时作为槽外补镀工艺出现在欧洲的，当时为了补救槽镀出现的局部缺陷，用阳极包上棉布，蘸上镀液，在缺陷部位上通电来回擦拭，补镀上一层金属，从而修复了槽镀的次品。这样的刷镀无疑是沉积速度馒，结合力差，镀层亦薄，经过近半个世纪的研究和发展，在研制成功了专用的镀笔、带安培小时计的刷镀电源，金属离子浓度很高的刷镀液后，刷镀才作为一种独立的电化学沉积方法得到广泛应用。

刷镀的慌点刷镀主要的优点在于：（1）刷镀液的金属离子浓度高．镀层的沉积速度快，约为一般槽镀的1～15倍。（2）)刷镀层的基舱性小，硬度高，孔隙牢小，镀层厚度可控制，镀后一般不需再机加工。（3）设备简单，操作客易，可在现场宴现不全拆的局部镀覆由千刷镀具备了以上的优点，使其更多地应用于修复磨损或机加工尺寸超差的零件，而作为装饰性的镀覆应用得较少．

2铂复合阳极应用

2.1铂复合阳极在阴极保护中的应用

铂复合阳极是海水、淡水和土壤中二程结构防护的理想阳极材料，它们在我国的应用只有十余年的历史，与国外存在明显的差距近些年来，我国的阴极保护工业有了长足的发展，应用在不断扩大，目前已在船舰，码头工程，滨海电厂循环水冷系统和冷凝器系统，地下和水下管线，电缆及油田采油装置等方面得到