一种低铅沉积Ir-Ta氧化物涂层阳极的制备方法与流程

一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法
技术领域
1.本发明属于电解铜箔技术领域，涉及电解铜箔用涂层阳极，尤其涉及一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法。


背景技术：

2.5g、互联网、新能源汽车行业的迅速发展，电解铜箔行业得到进一步扩张，而对作为电解铜箔生产过程中的关键部分铱钽阳极的要求越来越高，主要表现在对阳极稳定性以及电化学活性的要求。而整个电镀体系中电镀液可能存在pb
2+
，导致在阳极表面形成不均匀的铅化合物垢层，导致阴阳极间电力线分布不均匀，阴极生产铜箔的均一性受到影响，进而导致阳极被判定为失效。
3.而本发明设计了一种能够抑制铅化合物在阳极沉积与转化的涂层，提高铜箔均一性，延长阳极的使用寿命。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，通过水的加入抑制电解液中铅离子在阳极表面的沉积转化速率，抑制阳极表面铅化合物的生成，提高了铜箔均一性，延长阳极的使用寿命。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)对钛基材进行表面预处理；
8.(2)配制活性液：量取有机溶剂加热，依次加入螯合剂、添加剂，混匀至完全溶解，再加入钽源和铱源混匀，最后向其中缓慢滴加水，混匀形成活性液，所述有机溶剂为聚乙二醇、乙二醇、正丁醇、环氧乙烷、三乙醇胺中的任意一种或两种以上的组合，所述螯合剂为盐酸、乙酸、氨水、edta中的任意一种或两种以上的组合，所述添加剂为乙酰丙酮、聚乙烯醇、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合；
9.(3)在步骤(1)处理后的钛基材表面涂刷步骤(2)配制的活性液进行烧结。
10.进一步地，所述步骤(1)中预处理包括喷砂、酸洗、清洗、烘干。
11.进一步地，所述步骤(2)活性液中铱离子的重量占总金属离子质量的50-90％，钽离子的重量占总金属离子质量的10-50％，溶液总金属离子浓度为0.1-0.3mol/l。
12.进一步地，所述步骤(2)活性液中加入螯合剂的质量浓度为0.2-0.8g/ml,加入添加剂的质量浓度为0.1-0.3g/ml。
13.进一步地，所述步骤(2)活性液中加入水的体积与有机溶剂的体积比例为(1/3-3):1。
14.进一步地，所述钽源为五氯化钽正丁醇溶液、丁二醇钽、乙醇钽中的任意一种。
15.进一步地，所述铱源为氯铱酸、三氯化铱、溴铱酸中的任意一种。
16.进一步地，所述水为去离子水。
17.进一步地，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
18.3.1)将涂刷有活性液的钛基材在90-120℃进行烘干，烘干时长为10-20min；
19.3.2)将步骤3.1)处理后的钛基材直接在480-500℃进行烧结，烧结时长为10-30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述3.1)步骤，直至涂液全部用完；
20.3.3)将步骤3.2)涂刷完成的钛基材在480-500℃保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果：
22.1、本发明提供的一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，通过在活性液中加入水，水的引入使得阳极的析氧电位降低，同时改变了溶剂分解温度，抑制了阳极表面二氧化铱的形成减少了表面裂纹的出现,减少了电解液中铅离子在阳极表面的沉积转化速率，抑制了阳极表面铅化合物的生成，提高了铜箔均一性，延长了阳极使用寿命。
23.2、本发明提供的一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，在制备铱钽涂层阳极时，活性液的配制运用了溶胶凝胶法，将金属铱盐和钽盐均匀混合，最终制备的阳极表面成分均一。
附图说明
24.图1为本发明实施例1制备的ir-ta氧化物阳极扫描电子显微镜图。
25.图2为本发明实施例2制备的ir-ta氧化物阳极扫描电子显微镜图。
26.图3为本发明实施例3制备的ir-ta氧化物阳极扫描电子显微镜图。
27.图4为本发明对比例1制备的ir-ta氧化物阳极扫描电子显微镜图。
28.图5为本发明对比例2制备的ir-ta氧化物阳极扫描电子显微镜图。
29.图6为本发明实施例与对比例制备的ir-ta氧化物阳极极化曲线对比图。
30.其中，上述图1-5中的放大倍数相同，均为1000x。
具体实施方式
31.下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述：
32.本发明提供的一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
33.(1)钛基材预处理：将钛基材表面进行喷砂、酸洗、刻蚀、烘干等处理；
34.(2)配制活性液：量取有机溶剂置于可调节温度的搅拌器上搅拌，依次加入质量浓度为0.2-0.8g/ml的螯合剂、质量浓度为0.1-0.3g/ml的添加剂，搅拌直至完全溶解，再加入钽源和铱源继续搅拌30min，其中铱离子的重量占总金属离子质量的50-90％，钽离子的重量占总金属离子质量的10-50％，溶液总金属离子浓度为0.1-0.3mol/l，最后向其中缓慢滴加水直至水完全滴加完毕，混匀形成活性液，加入水的体积与有机溶剂的体积比例为(1/3-3):1；所述有机溶剂为聚乙二醇、乙二醇、正丁醇、环氧乙烷、三乙醇胺中的任意一种或两种以上的组合，所述螯合剂为盐酸、乙酸、氨水、edta中的任意一种或两种以上的组合，所述添加剂为乙酰丙酮、聚乙烯醇、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合，所述钽源为五氯化钽正丁醇溶液、丁二醇钽、乙醇钽中的任意一种，所述铱源为氯铱酸、三氯化铱、溴铱酸中的任意一种，所述水为去离子水；
35.(3)烧结：将步骤(2)配制好的活性液均匀涂刷在步骤(1)处理好的钛基材上，置于链式烧结炉上设置在90-120℃进行烘干，烘干时长为10-20min；后直接设置在480-500℃进行烧结，烧结时长为10-30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，直至涂液全部用完，最后在480-500℃链式烧结炉中保温1h，制备成低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种用于低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，该制备方法具体包括：
38.(1)钛基材预处理：将钛基体表面进行喷砂、酸洗、刻蚀、烘干等处理；
39.(2)配制活性液：量取15ml的聚乙二醇置于可调节温度的搅拌器上搅拌，依次加入12g的螯合剂edta、4.5g的添加剂聚乙烯醇，在60℃下搅拌直至完全溶解，再加入氯化钽正丁醇溶液和氯铱酸继续搅拌30min，其中铱离子的重量占总金属离子质量的70％，钽离子的重量占总金属离子质量的30％，溶液总金属离子浓度为0.2mol/l，最后向其中缓慢滴加5ml去离子水，加入水的体积与有机溶剂体积的比例为1:3，混匀形成活性液；
40.(3)烧结：将配制好的活性液均匀涂刷在处理好的钛基材上，置于链式烧结炉上在100℃进行烘干，烘干时长为15min；后直接在490℃进行烧结，烧结时长为20min待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，直至涂液全部用完，最后在490℃链式炉中保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极，其扫描电子显微镜图参见图1。
41.实施例2
42.本实施例提供了一种用于低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，该制备方法具体包括：
43.(1)钛基材预处理：将钛基体表面进行喷砂、酸洗、刻蚀、烘干等处理；
44.(2)配制活性液：量取10ml的聚乙二醇置于可调节温度的搅拌器上搅拌，依次加入2g的螯合剂edta、1g的添加剂聚乙烯醇，在60℃下搅拌直至完全溶解，再加入氯化钽正丁醇溶液和氯铱酸继续搅拌30min，其中铱离子的重量占总金属离子质量的70％，钽离子的重量占总金属离子质量的30％，溶液总金属离子浓度为0.2mol/l，最后向其中缓慢滴加10ml去离子水，加入水的体积与有机溶剂体积的比例为1:1，混匀形成活性液；
45.(3)烧结：将配制好的活性液均匀涂刷在处理好的钛基材上，置于链式烧结炉上在100℃进行烘干，烘干时长为15min；后直接在490℃进行烧结，烧结时长为20min待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，直至涂液全部用完，最后在490℃链式炉中保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极，其扫描电子显微镜图参见图2。
46.实施例3
47.本实施例提供了一种用于低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，该制备方法具体包括：
48.(1)钛基材预处理：将钛基体表面进行喷砂、酸洗、刻蚀、烘干等处理；
49.(2)配制活性液：量取5ml的聚乙二醇置于可调节温度的搅拌器上搅拌，依次加入2g的螯合剂edta、0.5g的添加剂聚乙烯醇，在60℃下搅拌直至完全溶解，再加入氯化钽正丁醇溶液和氯铱酸继续搅拌30min，其中铱离子的重量占总金属离子质量的70％，钽离子的重量占总金属离子质量的30％，溶液总金属离子浓度为0.2mol/l，最后向其中缓慢滴加15ml去离子水，加入水的体积与有机溶剂体积的比例为3:1，混匀形成活性液；
50.(3)烧结：将配制好的活性液均匀涂刷在处理好的钛基材上，置于链式烧结炉上在100℃进行烘干，烘干时长为15min；后直接在490℃进行烧结，烧结时长为20min待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，直至涂液全部用完，最后在490℃链式炉中保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极，其扫描电子显微镜图参见图3。
51.对比例1
52.本对比例提供了一种ir-ta复合氧化物涂层阳极的制备方法，该制备方法具体包括：
53.(1)钛基体预处理：将钛基体表面进行除油脱脂、喷砂、热校形、酸洗等处理；
54.(2)配制活性液：称取氯铱酸溶解在正丁醇溶剂中，金属离子浓度为0.2mol/l，在室温下搅拌至完全溶解，形成溶液a；称取五氯化钽正丁醇溶液溶解在正丁醇溶剂中，金属离子浓度为0.2mol/l，在室温下搅拌至完全溶解，形成溶液b；
55.将溶液a、溶液b按照摩尔比为ir：ta＝7:3混合均匀形成活性液d，保存、待用；
56.(3)烧结：将配制好的活性液d均匀涂刷到钛基体上，使涂液均匀扩散，置于80℃烘箱中，使溶剂完全挥发；然后置于500℃马弗炉中烧结15min，取出，自然冷却至室温，重复以上步骤，直至涂液完全涂完；最后将涂刷后的钛基材于500℃马弗炉中保温1h，取出，自然冷却至室温，其扫描电子显微镜图参见图4。
57.对比例2
58.本对比例提供了一种用于低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，该制备方法具体包括：
59.(1)钛基材预处理：将钛基体表面进行喷砂、酸洗、刻蚀、烘干等处理；
60.(2)配制活性液：量取20ml的聚乙二醇置于可调节温度的搅拌器上搅拌，依次加入10g的螯合剂edta、2g的添加剂聚乙烯醇，在60℃下搅拌直至完全溶解，再加入氯化钽正丁醇溶液和氯铱酸继续搅拌30min，其中铱离子的重量占总金属离子质量的70％，钽离子的重量占总金属离子质量的30％，溶液总金属离子浓度为0.2mol/l，混匀形成活性液；
61.(3)烧结：将配制好的活性液均匀涂刷在处理好的钛基材上，置于链式烧结炉上在100℃进行烘干，烘干时长为15min；后直接在490℃进行烧结，烧结时长为20min待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述步骤，直至涂液全部用完，最后在490℃链式炉中保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极，其扫描电子显微镜图参见图5。
62.在0.5mol/l的硫酸溶液中进行电化学性能测试，如图6所示为实施例1-3与对比例1、2的阳极极化曲线对比图。
63.在1mol/l的硫酸溶液中添加300ppm的硝酸铅并置于50摄氏度的恒温搅拌水浴锅中，搅拌速度为500r/min，对制备的阳极进行沉铅实验，沉铅时间为3天。
64.利用实施例1-3和对比例1、2所提供的制备方法制得的ir-ta氧化物涂层阳极沉铅前后质量变化如下表：
[0065] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2沉铅前质量/g0.9130.9170.8760.9300.862沉铅后质量/g0.9320.9350.8920.9650.890
[0066]
综上所述，本发明利用溶胶凝胶的方法配置活性液。通过在活性液中加入不同量的水溶剂，制备ir-ta氧化物涂层阳极，对其进行电化学性能测试，水溶剂的引入使得阳极
的析氧电位降低，改变了溶剂分解温度，抑制了阳极表面二氧化铱形成同时减少了表面裂纹的出现，减少了电解液中铅离子在阳极表面的沉积转化速率，抑制了阳极表面铅化合物的生成。
[0067]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，仅用于说明本发明，使本领域技术人员能够理解或实现本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所做的所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对钛基材进行表面预处理；(2)配制活性液：量取有机溶剂加热，依次加入螯合剂、添加剂，混匀至完全溶解，再加入钽源和铱源混匀，最后向其中缓慢滴加水，混匀形成活性液，所述有机溶剂为聚乙二醇、乙二醇、正丁醇、环氧乙烷、三乙醇胺中的任意一种或两种以上的组合，所述螯合剂为盐酸、乙酸、氨水、edta中的任意一种或两种以上的组合，所述添加剂为乙酰丙酮、聚乙烯醇、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合；(3)在步骤(1)处理后的钛基材表面涂刷步骤(2)配制的活性液进行烧结。2.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处理包括喷砂、酸洗、清洗、烘干。3.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)活性液中铱离子的重量占总金属离子质量的50-90％，钽离子的重量占总金属离子质量的10-50％，溶液总金属离子浓度为0.1-0.3mol/l。4.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)活性液中加入螯合剂的质量浓度为0.2-0.8g/ml,加入添加剂的质量浓度为0.1-0.3g/ml。5.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)活性液中加入水的体积与有机溶剂的体积比例为(1/3-3):1。6.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述钽源为五氯化钽正丁醇溶液、丁二醇钽、乙醇钽中的任意一种。7.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述铱源为氯铱酸、三氯化铱、溴铱酸中的任意一种。8.根据权利要求1-7任一所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述水为去离子水。9.根据权利要求1所述的低铅沉积ir-ta氧化物涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：3.1)将涂刷有活性液的钛基材在90-120℃进行烘干，烘干时长为10-20min；3.2)将步骤3.1)处理后的钛基材直接在480-500℃进行烧结，烧结时长为10-30min，待冷却至室温进行下一次涂刷，重复上述3.1)步骤，直至涂液全部用完；3.3)将步骤3.2)涂刷完成的钛基材在480-500℃保温1h，制备成新型ir-ta体系氧化物涂层阳极。

技术总结
本发明属于电解铜箔技术领域，涉及一种低铅沉积Ir-Ta氧化物涂层阳极的制备方法,包括以下步骤：对钛基材进行表面预处理、运用溶胶凝胶法配置活性液、涂刷活性液烧结。本发明通过在制备活性液时加入水，抑制了阳极表面二氧化铱的形成减少了阳极表面裂纹的出现，同时，抑制了阳极表面铅化合物的生成，提高了铜箔均一性，延长了阳极使用寿命。延长了阳极使用寿命。延长了阳极使用寿命。


技术研发人员：薛建超 柴作强 贾波 郝小军 冯庆
受保护的技术使用者：西安泰金新能科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/11