[发明专利]一种铅双极板及其制备方法

说明书

本发明属于表面工程处理技术领域，具体涉及一种铅双极板及其制备方法，使用冷喷涂工艺制备铅极板，在机械强度优良、结合强度和抗变形能力的基体表面通过冷喷涂沉积一层密实的厚度为50μm‑5mm的铅或铅合金涂层，制备得到的铅双极板可以直接作为阳极，也可以通过阳极氧化形成PbO₂作为电解体系的阳极，铅涂层的孔隙率低于1％，析氧电位在+1.5V(VS.SCE)以上，电极强化电解寿命达到2000h以上，能够解决铅电极的强度不足和钝化脱落问题，具有更好的装配性能，大大节省了铅电极制作和使用成本，能够广泛应用于电解锌、电解铜、有机合成、高级氧化、臭氧制备、污水处理等诸多行业，具有巨大的经济效益。

技术领域：

本发明属于表面工程处理技术领域，具体涉及一种铅双极板及其制备方法，使用冷喷涂工艺制备铅极板。

背景技术：

铅合金电极由于具备析氧电位高、耐蚀性能好、导电性能优良、价格低廉、在多种盐和酸溶液中性质稳定的优良品质而被广泛应用于电镀锌、电解铜、有机合成、高级氧化、臭氧制备、污水处理等诸多行业。铅表面的氧化物使铅合金电极具备以上品质，早期的铅电极是采用金属铅经阳极氧化后使用或直接使用，但是，铅电极受到阳极极化后，表面即使发生腐蚀生成铅的氧化物，由于铅的氧化物大多导电，而不会降低铅电极的导电性能，且膨胀系数都相近。然而，铅阳极在使用过程中会因为金属本身蠕变或机械加工的残余应力而产生机械变形，在包装或运输过程中会发生弯曲。极板变形或弯曲后，电极使用时阴极和阳极容易发生物理接触而形成短路，大幅降低电极电流效率，而且容易造成烧板，损坏阳极板和阴极板，从而增加生产成本，废弃则是更大的浪费。处理变形阳极板的传统方法是采用打孔或者安装绝缘子以防止极板接触，如电解沉积铜所用的铅阳极板，极板弯曲或变形过大时，随着阴极板上阴极铜的沉积，阴阳极板发生硬接触，影响极板的入槽和储槽，长期使用可能造成阴极板的不断变形，对生产经营和成本控制都带来不利的影响。现有技术中克服极板变形常用的做法是在阀金属表面直接沉积PbO₂，通过金属优良的力学性能和PbO₂突出的电化学性能，解决电极结构强度不足和寿命短的问题，典型的阀金属有钛、锆、钽等，钛由于价格相对低廉成为目前应用最广的铅电极基底支撑材料。但是由于PbO₂的多孔特性，介质特别容易渗入基体与钛基体发生反应，导致钛腐蚀而发生钝化，极大的增加电解池的槽压，使得电化学反应无法进行，同时钛的腐蚀产物导致的体积膨胀和应力增加问题，使得活性组份PbO₂层脱落。通过涂覆钽、锡碲合金等中间层来改善活性组份PbO₂层脱落的方法工序多，极为复杂，通过电镀等方法形成的中间层来改善活性组份PbO₂层脱落的方法不能保证将基体完全隔绝，存在基体钝化失效的风险，同时也存在制作电极的成本高昂弊病。将铅合金涂覆在金属表面形成一层密实的铅层，直接使用或通过阳极氧化形成PbO₂层再使用，即使介质通过PbO₂渗入基底使基底发生腐蚀，形成的是具有电化学活性的铅化合物，这是一种非常具有应用潜力的方法。