Способ изготовления катода

Способ изготовления катода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии изготовления катодов, используемых в электрохимических производствах , в частности при получении гипо- xjioprfTa, хлората, и позволяет повысить их стойкость. Для увеличения срока службы титановых катодов титановую основу подвергают окислительному обжигу и травлению, причем травление основы осуществляют перед ее окислительным обжигом, а обжиг проводят при температуре 600-700°С в течение 1-3 ч. После такой обработки на титановую основу известным способом наносят активное покрытие, например из смеси окислов палладия и титана (Pd 50, Ti 50 мол.%). При испытаниях такого катода, например в 3%-ном растворе NaCl при плотности тока 0,2 А/см в условиях получения гипохлорита, показано, что в течение 200 ч электролиза катод имеет стабильные поляризационные характеристики, низкую величину потенциала. Коррозии катода и увеличения содержания водорода в титановой основе после электролиза не обнаружено. 1 табл. г с СО со ю О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 25 В ll 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3905733/23-26 (22) 05.06.85 (46) 30.07.87.Бюл. ¹ 28 (72) Е.К.Спасская, В.И.Ткаченко, Л.M.ßêèìåíêo, B.P.Êàëèíà÷åíêî и Е,P.Øàïoøíèêoâà (53) 621.3.035.2 (088.8) (56)Патент Японии № 57951, кл. С 23 F 1/00, 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДА (57) Изобретение относится к технологии изготовления катодов, используемых в электрохимических производствах, в частности при получении гипохлорИта, хлората, и позволяет повысить их стойкость, Для увеличения срока службы титановых катодов титановую основу подвергают окислительному обжигу и травлению, причем травление основы осуществляют перед ее окислительным обжигом, а обжиг проводят при температуре 600-700 С в течение 1-3 ч. После такой обработки на титановую основу известным способом наносят активное покрытие, например из смеси окислов палладия и титана (Pd 50, Ti 50 мол.Ж), При испытаниях такого катода например в ЗЕ-ном ра1

2 створе NaC1 при плотности тока О, 2 А/см в условиях получения гипохлорита, показано, что в течение 200 ч электролиза катод имеет стабильные поляризационные характеристики, низкую величину потенциала. Коррозии ка- а (O тода и увеличения содержания водорода в титановой основе после электролиза не обнаружено. 1 табл.

1

13266

Изобретение относится к технологии изготовления катодов, используемых в электрохимических производствах, в частности при получении гипохлори5 та, хлората и др.

Цель изобретения — повышение стойкости катода при его эксплуатации.

Пример 1. Осуществляют обработку основы из титана для изготовле- 10 ния катода, при которой 3 пластины титана размером 10х10х0,5 мм обеэжиривают в содовом растворе, промывают водой и протравливают в 50Х-ном растворе серной кислоты при 80 С в течение 20 мин, промывают в дистиллированной воде и сунат при 40 С, затем окисляют в атмосфере воздуха при

550 С в течение 1 ч, на подготовленную таким способом титановую основу наносят активное покрытие из смеси окислов палладия и титана (Pd

50 мол.X; Ti 50 мол.7), Для нанесения активного покрытия готовят покровный раствор из исход- 25 ных растворов хлорида палладия с концентрацией 0,49 моль и раствора четыреххлористого титана в воде конц.

2,75 моль. Покровный раствор содержит в 1 мл 0,83 мл раствора палладия 30 и 0,17 мл раствора титана. Наносят

3-5 слоев. После нанесения каждого слоя электроды оначала сушат при

120-15О С, затем обжигают при 420 С в течение 20 мин, последний слой в течение 40 мин. Общая закладка палладия в покрытии 4 — 6,5 г/м поверхности.

Образцы подвергали испытаниям при катодной поляризации в 3 7. — ном 4р растворе 11аС1 при плотности тока а

0,2. А/см в условиях получения гипохлорита натрия в течение 200 ч, В конце электролиза обнаружено увеличение катодного потенциала на 0,3 В 45 и заметное отслаивание покрытия, Neo тодом вакуумной экстракции при 880 С устанавливают, что содержание водорода в титановых катодах после электролиза увеличивалось почти на порядок по сравнению с исходными образцами (см,таблица, образец lа).

Титановую основу обрабатывают как изложено выше, но окислительный обжиг проводят при 600 С. При испытаниях катодов с нанесенным покрытием смесью окислов палладия и титана в условиях гипохлоритного электролиза, как образец lа, показано, что в про-! цессе электролиза катоды имеют стабильные поляризационные характеристики. По изменению веса и визуальным наблюдениям заметной коррозии катодов не обнаружено. Содержание водорода в образцах после электролиза не увеличивается по сравнению с исходными образцами (см.таблица, образец

lб) °

Титановую основу обрабатывают как образец lа, но окислительный обжиг проводят при 700 С, затем наносят покрытие. Результаты испытаний при электролизе с получением гипохлорита натрия показаны в таблице (образец lв).

Титановую основу обрабатывают, как образец lа, но окислительный обо жиг проводят при 750 С ° При испытаниях катодов с нанесенным покрытием и в условиях электролиза образца lа, обнаружено значительное отслаивание покрытия вместе с окисной пленкой и увеличение катодного потенциала (таблица, образец lг).

Титановую основу обрабатывают, как образцы lб,в,г, но окислительный обжиг проводят в течение 45 мин,После нанесения на основу покрытия из смеси окислов палладия и титана образцы испытывают в таких же условиях электролиза, как и образец lа. Результаты испытаний представлены в таблице (образцы lд,е,ж). Титановую основу обрабатывают как образцы lа, б,в,г, но окислительный обжиг при всех температурах проводят 3 ч, После нанесения такого же покрытия, как в образце lа, проводят испытания при катодной поляризации в условиях электролиза, как в образце. 1а.

Результаты испытаний показаны в таблице (образцы 1 з,и,к,л).

Вследствие идентичности результатов испытаний образцов, изготовленных на титановой основе, подвергнутой окислительному обжигу в течение 1 и

3 ч, нецелесообразно и экономически невыгодно проводить испытания образцов, подвергнутых более длительному обжигу.

Пример 2. Титановую основу (3 пластины размером 10х10х0,5 мм) обрабатывают, как в примере 1 (образец 1а). На обработанную основу наносят термохимическим путем платиновое покрытие, Покровный раствор для нанесения покрытия готовят на основе з 13 хлорплатината с концентрацией платины 100 г/л. После нанесения раствора на поверхность титана проводят сушку и термообработку в таком же режиме, как при нанесении покрытия из смеси окислов палладия и титана (пример 1, образец la). Наносят 3 слоя.

Общая закладка платины в покрытии г " 9 г/м поверхности. Полученные образцы испытаны при электролизе 1 М раствора серной кислоты при плотности тока 0,2 А/см в течение 20 ч г электролиз а, Результаты испытаний показаны в таблице (образец 2).

Пример 3. Образцы с покрытием смесью окислов палладия и титана на титановой основе, обработанной как в примере 1 образец la, испытаны при катодной поляризации и течение

200 ч электролиза при плотности тока и

0,2 А/см (в условиях получения хлорита натрия концентрация NaC1 100 г/л, NaC10 400 г/л). Результаты испытаний показаны в таблице (образец 3).

Титановую основу обрабатывают как в примере 1, образец lа. Затем на подготовленную таким способом поверхность титана гальваническим путем наносят палладиевое покрытие из аммиачного электролита палладирования. Толщина покрытия 3-5 мкм. Образцы испытаны при катодной поляризации в течение 200 ч электролиза при плотности тока 0,2 А/см в растворе

NaC1 30 г/л в условиях получения гипохл ори т а.

Пример 4, Титановую основу в виде пластины размером 10х10 х х 0,5 мм обрабатывают по известному способу, Поверхность титана подвергают термообработке на воздухе при о

550 С в течение 1 ч, а затем протравливают в 50 -ном растворе серной кислоты при 80 С в течение 20 мин. На подготовленную таким способом основу нанесено покрытие смесью окислов палладия и титана (Pd 50 мол. ; Ti

50 мол, ), как в примере l, образец

la. Образцы испытаны при катодной поляризации, как в примере 1, образец lа. После 200 ч электролиза начинается отслаивание покрытия и разрушение титановой основы, а содержание водорода повьппается в 3 раза по срав26630

4 нению с исходным образцом (таблица, образец 4а).

Титановую основу обрабатывают,как в примере 4, образец 4а, но предварительную термообработку проводят при 600 С в течение 1 ч, На обработанную основу наносят покрытие смесью окислов палладия и титана,как в примере 1, образец la. Полученные образцы испытывают при электролизе в таких же условиях получения гипохлорита натрия, как в примере 1, образец lа. Результаты испытаний показаны в таблице (образец 4б).

Как видно иэ данных таблицы, осуществление обработки титановой основы для изготовления катода с новой последовательностью операции, а именно травление перед окислительным обжигом в сочетании с проведением окислительного обжига в узком интервале температуры (при 600-700 С) и в течение 1-3 ч обеспечивает получение ка25 тода, обладающего стойкостью к наводораживанию и коррозии в процессе электролиза различных (хлоридных, хлоратных, сернокислых) растворов при низком стабильном потенциале электрода, т.е, обладает существенными отличиями.

Термообработка при температуре ниже 600 С и меньше чем 1 ч приводит к быстрому наводораживанию и разруше35 нию титановой основы, что не позволяет применять ее в качестве катода, а термообработка при температуре выше 700 С приводит к отслаиванию покрытия и быстрому росту потенциала

40 катода в процессе его эксплуатации, т.е. не обеспечивает стабильную работу катода.

Формула изобретения

Способ изготовления катода для электрохимических процессов, включающий обработку титановой основы окислительным обжигом, травление и нане50 сение активного покрытия, содержащего металл платиновой группы и/или его оксид, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости катода, травление титановой основы осуществляют перед окислительным

55 обжигом и последний ведут при 600—

700 С в течение 1-3 ч.

1326630

3 о к о х

Ф о х

U о О о м о о л л о о,О О о о о о

° » л о о О О о о о с л л о о 40

Ю

Ю л о

«Ч о л

Ю м

Ю л о /

Ю л

Ю О с о о о л л о о О О о о о о л л ю о О

Ю о

° » о О о о о О»О

o o

o o л л о о О о о л о О

Ю о л о

Х и

I Ж е 1 е е» е 1! Х и е ойдо

0) а

О «Ч О О о л

1

1

1 1

1

I

I о о о о о л

o o л л о

Ю сс! х

I л

cd

«»

Е е K а О

««! o Г л л

О ! л о о л о л

Ю л

Ю л о о о о л «! о о л а О л о о л о о О о о

Ю И л г

Ю

t/\ л

Ю

Ю О

1 Е

e o

Е g cO а е

g cd

1-» о е

И о и о

И и о о сО и w ъ а

I 1 i I

I

1-„О О,С о g o о,! и

6) е к а

1 1О а о

К М х х о ! М и х

СО Х

u o е м а

cd 1-4

1- о

cd

O» R эх х х я х о ж

Ц L и 2 з! е а 1 ю е е о е

М х е е е о

& Д и

1 о

Ц о х

,о е ° и

cd

K а л е

Ц о о х а

«» с! е

5N Р ео х

Е» I о .м

««!

I cd 1

Е I» Я (3 dI !„. о !. "о с) а

1

1 l

S х е

4R а х о о х х 1 х х е о

1 х е

cd

v >х е о

X Х о ах

d!

oxg he цао е х !

» о и х и х !

« аео х х спхи

3 о к х о

cd O х х 3 ф О» х о

И

Ц QJ и охх 5 о!- х е о х х о

1 1 l

1326630

«4! I

I! и ф Э е эх

1 !.mOg о ах х е

Э (Ц

I х а! б сХ

goo

О х э х х !б фхо сб х х

Й

1 1

1

1 О

О о л о с"1

О ь

1 О

О

О л

О! сс я R

О л

К)

О ь л о О

О

О л о О ь о л

О О

О

О л о сО ь

О л

О сб

° I ь

3 ъ

5 бС

Ь сЧ l!I

ЭО Х

l 1 о д.л са л

» л

I !

О 4

1 о

О

О сО

О о О 1

О. о ь о

О л л

I о о о

Э х х о

1 о

И

В 1О о о х и

1 и о

1D о и о

И и

Е о

Е сб с»

«

l

1 ! ! и ф сб м а

1 о

М х сб х о с

I о

И х с» х х

$ со о ф

p. v

& a3 б ао

Э сЛ

ЦЯ сю с - х

I I

1 сб а

IO Э

О с с

lD 1

-Ф 1

О О, а Й о э ! б Ц х э

Э э о

I о

Р о ссс

Э ° о ф сб

М

P a

Э сб

kf с4 о о!

В»4 A а 1 ! — — )! ! Ы сб

1

I с ф о mo

ХОЦ-1

mao

O!.D,l

c0 & О с» а !4 с-4 «с о evoo цсбфо ссс Й ссс Ф И

5