三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法技术

三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法，将铅包铜基体进行除油前处理，涂覆含有锡锑锰的前驱液，通过热分解法在铅包铜基体上获得SnO2‑Sb2O3‑MnO2中间层，采用直流电沉积技术在中间层上制备出添加纳米级ZrO2的PbO2，获得铅包铜基SnO2‑Sb2O3‑MnO2/β‑PbO2‑ZrO2惰性复合阳极材料。本发明专利技术制备的阳极材料结晶致密，结合力优良，电极材料结构稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属表面处理和复合材料制备领域，具体是一种三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法。
技术介绍
三价铬镀铬是最具研究开发价值和应用前景的新兴镀铬工艺，是新一代镀铬技术的研究热点。但目前三价铬镀铬工艺尚存在诸多问题：(1)镀液成分复杂，对杂质比较敏感，稳定性差；(2)镀液中三价铬在阳极容易氧化从而毒化镀液；(3)阴极镀层色泽较暗，不能镀厚铬，其硬度还不能达到六价铬镀铬的硬度。人们对三价铬镀铬工艺的研究表明，阳极对提高镀液的稳定性，分散能力、深镀能力，产品纯度及降低能耗都起着关键作用。现有阳极材料的固有缺陷和不足是国内三价铬镀铬研究与应用进展缓慢的原因之一。目前使用和研究的三价铬镀铬阳极主要集中在以下四种阳极：1、石墨阳极石墨阳极导电性好，槽电压低，成本低，主要用于氯化物体系中三价铬镀铬，可在一定程度上抑制阳极氯气的产生。主要缺点是：(1)不能抑制六价铬的生成；(2)在大电流操作时，镀液中有氯气析出；(3)石墨较脆，不利于加工；(4)电镀过程阳极易溶解产生粉渣进入镀液，污染镀液。2、Pb及Pb基合金阳极铅及铅合金常被用作三价铬电镀阳极材料，但在电镀过程中表面容易生成导电性差的铬酸铅，使槽电压升高。同时阳极产生的铅化合物进入镀液后会降低阴极产品质量，铅氧化物还会加速三价铬离子的氧化。为此，人们研究开发了Pb-Sn-Sb、Pb-Ag-Ti等铅基三元合金阳极及Pb-Ca-Ce-Ag、Pb-Sn-Ag-Se等铅基四元合金阳极。这类铅合金阳极的机械性能稳定，槽电压低，耐腐蚀性强，电流效率较高，使用寿命长。缺点是重量大，有阳极泥产生，金属(特别是Ag等贵金属)回收损失大，阴极产品中仍然有铅杂质。3、铂(或镀铂)阳极铂金属极其稳定，耐腐蚀，但价格昂贵。为了降低成本，可在一些价格较低的金属基体上镀铂以替代纯铂金属阳极，其中Pt/Ti镀层阳极在三价铬镀铬研究中常被采用。但依然存在铂(或镀铂)阳极析氧电位高，易导致Cr3+氧化成Cr6+等缺点，同时高居不下的制作成本也使其应用与发展受到极大限制。4、钛基涂层阳极(DSA)钛基涂层阳极在三价铬镀铬研究中被广泛采用，但规模化应用至今少有报道。目前集中研究的DSA电极主要有以下几种：①钛基钌钛氧化膜电极：该阳极可有效地降低槽电压，具有良好的电催化性能、耐腐蚀性；②Ti-IrO2电极：在导电基体上先形成一层氧化铱催化层，然后在氧化铱层上再形成一层由SiO2、TiO2和ZrO2等的一种或多种氧化物组成的多孔层，该电极能较大程度减少三价铬氧化为六价铬，具有高的析氧活性和电催化活性，耐蚀性能优良；③Ti-PbO2电极：这种阳极在电镀铬的过程中，能够降低阳极过电位和电子导体的电阻，从而提高电流效率，并可避免阳极泥的产生，保证产品的质量。但DSA阳极在三价铬镀铬工艺仍无法规模化应用，主要原因是这类阳极的基体必须是阀形金属，如：Ti、Ta、Zr、Nb等，但其价格昂贵，制作工艺复杂，基体与镀层间结合力不稳定，导致使用寿命缩短。一些添加中间层的制备工艺虽有报道，但制作工艺进一步复杂化也使成本增加，约束了该类电极的大规模生产和使用，目前仅限于实验室研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述限于技术存在的不足，提供一种用于三价铬镀铬的新型阳极材料的制备方法，具体为在铅包铜基体上制备SnO2-Sb2O3-MnO2/β-PbO2-ZrO2惰性复合阳极材料的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法，方法如下：(1)铅包铜基体除油前处理：采用工业碱性除油剂除油，工业碱性除油剂配方为Na3PO440g/L，Na2SiO315g/L，除油温度50℃，除油时间1～3分钟；(2)采用热分解法制备SnO2-Sb2O3-MnO2中间层，具体方法如下：1)配制前驱液：将三氯化锑、四氯化锡分别溶解到盐酸和正丁醇中然后进行混合，再加入硫酸锰溶液并不断搅拌得到前驱液；所得到的前驱液中四氯化锡、盐酸和正丁醇的质量比为1:3:14，四氯化锡和三氯化锑的质量比为8～10:1，四氯化锡和硫酸锰的质量比为6～8:1；2)采用热分解法制备铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2中间层：在除油处理过的铅包铜基上涂敷前驱液，在80℃烘箱中烘干10min，然后转入马弗炉中焙烧10min，焙烧温度范围为200-300℃，取出后在空气自然冷却至室温，吹去电极表面的灰烬，再进行涂覆；如此反复4～8次，最后置于马弗炉中在250℃氧化1h并随炉冷却，即制备得到铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2中间层；(3)采用电沉积制备铅包铜基SnO2-Sb2O3-MnO2/β-PbO2-ZrO2惰性复合阳极材料，具体方法如下：1)镀液配方为：Pb(NO3)2190-250g/L、NaF1-2g/L、粒度为50～60nm的ZrO212-20g/L，混合后得镀液；2)将镀液进行超声波分散30～40分钟；3)电镀：将上述步骤(2)制备得到的铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2作阳极，以铜板为阴极，铜板面积为待镀铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2的1.5～2倍，在温度50～60℃、阳极电流密度1.5～3A/dm2、机械搅拌300r/min～460r/min的条件下电镀1～2小时；电镀后的阳极经水洗、吹干后得到铅包铜基SnO2-Sb2O3-MnO2/β-PbO2-ZrO2惰性复合阳极材料，即为三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料。本专利技术采用热分解和电沉积技术制备具有锡锑锰氧化物中间层的掺杂纳米级ZrO2的铅包铜基SnO2-Sb2O3-MnO2/β-PbO2-ZrO2惰性复合阳极材料，在三价铬镀铬中作阳极时，铅包铜基体具有优良的导电性和机械强度；SnO2-Sb2O3-MnO2中间层可以有效降低和消除二氧化铅外层和基底的内应力，增强电极材料的结合力和机械强度，并且可以有效提升电极材料的导电性；β-PbO2作为导电陶瓷复合材料，其表面处于非溶状态，避免了传统铅及铅基合金阳极溶解对阴极铬镀层的污染，提高了阴极产品质量；ZrO2的加入使电镀过程中的三价铬氧化得到有效抑制，大大提高了镀液的稳定性和使用寿命，同时能细化晶粒，使镀层更加致密，有效提高阳极材料的抗腐蚀性。本专利技术制备得到的复合阳极材料表面呈灰色，表面结晶致密，镀层厚度为100-140μm，电极材料结构稳定，结合力优良。用于三价铬镀铬时，可有效降低和稳定槽电压，抑制三价铬的氧化，避免阳极溶解物进入镀液后对阴极产品质量的影响，具有高耐蚀性，低本文档来自技高网...

【技术保护点】
三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法，其特征在于，方法如下：(1)铅包铜基体除油前处理：采用工业碱性除油剂除油，工业碱性除油剂配方为Na3PO4 40g/L，Na2SiO3 15g/L，除油温度50℃，除油时间1～3分钟；(2)采用热分解法制备SnO2‑Sb2O3‑MnO2中间层，具体方法如下：1)配制前驱液：将三氯化锑、四氯化锡分别溶解到盐酸和正丁醇中然后进行混合，再加入硫酸锰溶液并不断搅拌得到前驱液；所得到的前驱液中四氯化锡、盐酸和正丁醇的质量比为1:3:14，四氯化锡和三氯化锑的质量比为8～10:1，四氯化锡和硫酸锰的质量比为6～8:1；2)采用热分解法制备铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2中间层：在除油处理过的铅包铜基上涂敷前驱液，在80℃烘箱中烘干10min，然后转入马弗炉中焙烧10min，焙烧温度范围为200‑300℃，取出后在空气自然冷却至室温，吹去电极表面的灰烬，再进行涂覆；如此反复4～8次，最后置于马弗炉中在250℃氧化1h并随炉冷却，即制备得到铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2中间层；(3)采用电沉积制备铅包铜基SnO2‑Sb2O3‑MnO2/β‑PbO2‑ZrO2惰性复合阳极材料，具体方法如下：1)镀液配方为：Pb(NO3)2 190‑250g/L、NaF 1‑2g/L、粒度为50～60nm的ZrO2 12‑20g/L，混合后得镀液；2)将镀液进行超声波分散30～40分钟；3)电镀：将上述步骤(2)制备得到的铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2作阳极，以铜板为阴极，铜板面积为待镀铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2的1.5～2倍，在温度50～60℃、阳极电流密度1.5～3A/dm2、机械搅拌300r/min～460r/min的条件下电镀1～2小时；电镀后的阳极经水洗、吹干后得到铅包铜基SnO2‑Sb2O3‑MnO2/β‑PbO2‑ZrO2惰性复合阳极材料，即为三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料。...

【技术特征摘要】
1.三价铬镀铬用铅包铜基惰性复合阳极材料的制备方法，其特征在于，方法如下：
(1)铅包铜基体除油前处理：采用工业碱性除油剂除油，工业碱性除油剂配方为Na3PO440g/L，Na2SiO315g/L，除油温度50℃，除油时间1～3分钟；
(2)采用热分解法制备SnO2-Sb2O3-MnO2中间层，具体方法如下：
1)配制前驱液：将三氯化锑、四氯化锡分别溶解到盐酸和正丁醇中然后进行混合，再加
入硫酸锰溶液并不断搅拌得到前驱液；所得到的前驱液中四氯化锡、盐酸和正丁醇的质量比
为1:3:14，四氯化锡和三氯化锑的质量比为8～10:1，四氯化锡和硫酸锰的质量比为6～8:1；
2)采用热分解法制备铅包铜基SnO2+Sb2O3+MnO2中间层：在除油处理过的铅包铜基上涂
敷前驱液，在80℃烘箱中烘干10min，然后转入马弗炉中焙烧10min，焙烧温度范围为
200-300℃，取出后在空气自然冷却至室温，吹去电极表面的灰烬，再进行涂覆；如此反复4～8
次，最后置于马...

【专利技术属性】
技术研发人员：余强，陈阵，范莹莹，闫文，郭忠诚，付仁春，
申请(专利权)人：昆明理工大学，昆明理工恒达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53