钛阳极基础知识及应用

钛阳极基础知识及应用

一、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铂钛网/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。如钌铱钛阳极，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.

二、钛阳极优点

现阶段国内钛阳极主要以刷涂为主。这样的电极有很非常广泛的应用，钛阳极以其轻巧灵活的制作工艺，又被称为DSA阳极，比起同类阳极钛阳极优越性能有以下几点;

1．阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距离不变化，可保证电解操作在槽电压稳定的情况下进行。

2．工作电压低，电能消耗小，直流电耗可降低10-20%。

3．钛阳极工作寿命长，耐腐蚀性强。

4．可克服石墨阳极和铅阳极的溶解问题，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。

5．电流密度高，过电位小，电极催化活性高，可有效捉高生产效率。

6．可避免铅阳极变形后的短路问题，提高电流效率。

7．形状制作容易，可高精度化。

8．钛基体可重复使用。

9．较低的过电位特性，电极间表面及电极的气泡容易排除，可有效降低电解槽电压。

电积提取金属是将经浸出、净化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极还原，制得纯金属的一种方法由Ti基体和被覆其上的贵金属和（或）贵金属氧化物电化学活性层组成。

在电解冶金中，可以替代常规的铅合金阳极，在相同的条件下，可以降低电压，节约电能消耗。例如：电解生产锌一直使用含有少量银、锑或钙的铅合金阳极。常常出现一下问题：铅合金电极尺寸不稳定；析氧电位太高（约800mV)；在阳极极化时出现腐蚀；铅离子溶解在电解液中，沉积在阴极上，污染金属锌，影响产品质量。电积金属用钛阳极可以克服铅合金阳极的弊端，并且适应于高电流密度运行和窄极间距的电积条件；不仅适于硫酸盐体系，同时也适于氯盐体系以及硫酸盐、氯化物混合体系。

三、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.

四、MMO钛极板与镀铂钛阳极的区别

1．技术特性：有优良抗菌腐蚀性能；电极使用寿命长；可以随再高的电流密度，电流高效率高。运行电流密度：10000A /M2 属于以工业纯钛为基层的析氧型阳极。

2．催化活性高：镀铂电极是一各高过氧电位（1.563V相对硫酸亚汞）电极，众所周知。而MMO阳极是一种低析氧过电们1.385V 相对硫酸亚汞）电极，阳极析氧区更容易析氧。因此，电解时，槽电压也相对较低，更节省电能。这种现象在铜箔后处置碱性镀铜墙中，已明显体现进去了。

3．无污染。MMO 该氧化物是一种相当稳定的氧化物，阳极涂层是贵金属铱的陶瓷氧化物。几乎不溶于任何酸碱中，且氧化物涂层约20-40μm整体涂层氧化物量是较少的因此，MMO阳极不会对电

镀液造成污染，这一点和镀铂电极基本一样。

4．性价比高：MMO阳极的价格约为镀铂电极的80%，MMO 电极在碱性电镀铜电解液中有更好的电化学稳定性，已维持镀铂电极（涂层厚3.5mm同样的使用寿命。同时其具有优异的电解活性和耐久性。）

5．硫酸电解液中氯化物存在于这种电流环境中。使用尺寸稳定的阳极，能防止这种现象，而且可使不溶解阳极技术在这种应用中胜利地实现性能优势。

6．阳极维护最少。不需要停下生产给一清洗和补充阳极、更换阳极袋及给阳极重新镀层（生产率提高，人工作业率降低）。

7．不溶解阳极的寿命取决类型、工作电流密度以及与各种电镀化学物质的接触；由于铜离子容易集中在孔的边沿部份（高电流密度区域）快速堆积，而孔的中央局部（即低电流密度区域）堆积速度则相对地缓慢得多。这样导致铜的堆积分布极不均匀：行为称为“狗骨状”以适中的电流密度操作会出现狗骨状，以较低的电流密度会出现筒裂现象，以较高的电流密度操作会出现烧集现象。对于电镀线路板来说无疑是一个沉重的冲击。铂钛不溶解阳极的使用在硫酸电解液中，反向脉冲电镀阳极也因此而生。氯化物存在于这种电流环境中，一段时间后会使铂层剥落。

五、设计钛电极类型的考虑依据

1．钛电极电解槽安装中对阳极的要求；

2．钛电极工艺条件，例如电解质（液）成分、温度、电流密度、

使用寿命等；

3．钛电极的机械负荷；

4．钛电极基体材料的导电能力。

六、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.

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,如有则对阳极的寿命影响也比较大。

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。

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。

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。

七、铱混合金属氧化物涂层钛阳极注意事项

1．铱金属氧化物涂层钛阳极（简称铱MMO涂层钛阳极）需安装在建议的电解条件下。