鈦具有比重輕、機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，然而若用其作為陽(yáng)極則極易鈍化，故常在其表面覆蓋一層鉑，發(fā)揮鉑極高的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的催化活性的特點(diǎn)，制成鉑鈦陽(yáng)極。該陽(yáng)極性能極其穩(wěn)定、耐腐蝕，幾乎可用于常見(jiàn)的各種介質(zhì)，且對(duì)于放氧反應(yīng)過(guò)電位很高，對(duì)于放氫反應(yīng)過(guò)電位很低等突出的優(yōu)點(diǎn)。

鈦表面覆蓋鉑有電鍍法、爆炸包覆法、電阻焊接包覆法等方法，電鍍法以其包覆層均勻、厚度薄、密閉性好等優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)占勝場(chǎng)。電鍍法中又分為水溶液電鍍法和熔融鹽電鍍法。熔融鹽電鍍法將劇毒氰化鈉(熔點(diǎn)563．7℃)或氰化鉀加熱熔融，以純鉑為陽(yáng)極迸行電鍍。由于該方法需將氰化鈉熔融，故電鍍溫度必須在其熔點(diǎn)563．7℃以上，工藝條件苛刻，故通常不予使用。本文介紹水溶液電鍍法相關(guān)電鍍工藝。

1、鉑鈦陽(yáng)極制備

制備鉑鈦陽(yáng)極一般選用純鈦網(wǎng)，這樣制得的陽(yáng)極質(zhì)量輕，且不影響鍍液的流動(dòng)，便于減小鍍槽中各部分的濃度差。鈦網(wǎng)孔型的選擇對(duì)有效表面積和鉑鈦陽(yáng)極上電流分布狀況有一定的影響。和其它電鍍一樣，鉑鈦陽(yáng)極制備也包括鍍前處理、電鍍和后處理等步驟。具體工序?yàn)椋撼汀娚啊⒒罨⑥D(zhuǎn)化膜、電鍍、真空熱處理。

1.1  鍍前處理

電鍍前首先要除油，除油液的選擇與鈦網(wǎng)表面油污狀況有關(guān)，一般選用資料上報(bào)道的配方即可。如NaOHl59／L，Na：CO，409／L、Na3PO,,309／L，表面活性劑29L。溫度80 -900C，時(shí)間20—30 rain。除油后需漂洗干凈。

除油后進(jìn)行噴砂處理，噴砂的目的是為了提高表面的粗糙度，增強(qiáng)鍍層的結(jié)合力。噴砂處理增加了欽網(wǎng)的表面積。

活化處理多數(shù)用硫酸、硝酸、鹽酸、草酸、氫氟酸及其混合酸。文獻(xiàn)中有對(duì)不同酸活化后電鍍結(jié)合力的比較，但筆者的試驗(yàn)結(jié)果與之不盡相同，這可能與試驗(yàn)對(duì)照組數(shù)目尚不夠太多，且影響鍍層結(jié)合力的因素繁多有關(guān)。筆者目前所采用的活化液中加入了一些添加劑，經(jīng)過(guò)數(shù)百次的重復(fù)試驗(yàn)性能穩(wěn)定。為免誤導(dǎo)讀者，相關(guān)內(nèi)容將在通過(guò)更多試驗(yàn)，得到更加確切無(wú)誤的結(jié)論后發(fā)表。

選擇合適的轉(zhuǎn)化液，可在鈦表面形成轉(zhuǎn)化膜，轉(zhuǎn)化膜的好壞是直接影響鍍層結(jié)合力的關(guān)鍵之一。

1.2 鍍鉑

水溶液電鍍法鍍鉑可粗分為酸性鍍鉑和堿性鍍鉑兩類(lèi)。文獻(xiàn)報(bào)道的pH<7的酸性鍍液按其主鹽可分為l(2PtCl‘型，l(2Pt(N02)2Q2型，H2 Pt(N02)2SO,型，l(2Pt(N02)2S04型，Pt(NH3)2N02型，Pt(NH3)2(N02)2型等；pHi7的堿性或中性鍍液有Pt(NH3)。HP04型，Pt(NH，)4(S03Nrh)2型，pb(NH3)．(C。H5 07)2型，Pt2(NH3)[(c：比)：NH]：(P04)：型等。筆者對(duì)其中的幾種配方進(jìn)行了試驗(yàn)，但由于存在鍍液制造麻煩、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，或者鍍出的產(chǎn)品質(zhì)量不佳，終被舍棄。筆者現(xiàn)在所用的堿性鍍液(pH>11)，主鹽由兩種含鉑鹽組成，含Pt量控制在3—109／L，用非離子表面活性劑作添加劑，溫度40一65℃，電流密度0．2-0．5 A／dm2，采用0．4A／dm2電鍍時(shí)沉積速率約為3p,m／h。采用上述鍍液已制作了約300塊尺寸為350ram×560mm的鉑鈦陽(yáng)極，除中途因Pt的消耗進(jìn)行添加含Pt鹽處理，鍍槽中沉淀物過(guò)多時(shí)打開(kāi)過(guò)濾器過(guò)濾外，鍍液一直非常穩(wěn)定。由于制作的鉑鈦陽(yáng)極面積較大，仿照賤金屬電鍍，電鍍時(shí)采取了相應(yīng)的改善措施。

1.3 鍍后處理

鍍后真空熱處理的目的主要是為了提高鉑鍍層與鈦基體之間的結(jié)合力。經(jīng)熱處理后六方系的鈦與表層鉑產(chǎn)生相互擴(kuò)散，有可能形成鉑鈦合金過(guò)渡層，鉑鈦之間通過(guò)金屬鍵的作用提高鍍層的結(jié)合力。筆者按資料報(bào)道將未處理與處理過(guò)(400℃真空處理2 11)的試片進(jìn)行銼刀試驗(yàn)、劃痕試驗(yàn)、熱冷淬試驗(yàn)對(duì)比，兩者都通過(guò)了上述試驗(yàn)。理論上真空熱處理肯定能提高鍍層質(zhì)量，驗(yàn)證時(shí)要用恰當(dāng)?shù)母鼮閲?yán)格的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2、鉑鈦陽(yáng)極的應(yīng)用

凡是用到鉑的催化活性、高穩(wěn)定性、析氫析氧特性等的場(chǎng)合都可使用鉑鈦陽(yáng)極。資料報(bào)道可用于氫參比電極，燃料電池，硫化氫間接電解，金銀等貴金屬電鍍陽(yáng)極等。這里我們著重介紹在電鍍銅及銅合金時(shí)所用的鉑鈦陽(yáng)極。

在酸性鍍銅中常用鉛陽(yáng)極，但鉑鈦陽(yáng)極具有更多優(yōu)點(diǎn)：

質(zhì)量輕，鍍液流動(dòng)方便，壽命長(zhǎng)，不產(chǎn)生雜離子污染鍍液，使用電流密度高(筆者試驗(yàn)結(jié)果在15 A／dm2時(shí)使用正常)等等。但由于貴金屬Pt價(jià)格昂貴目前市場(chǎng)價(jià)格已超過(guò)230 元／克，加之以前很少見(jiàn)有可用于工業(yè)生產(chǎn)的大型鉑鈦陽(yáng)極面市，因而使其受到限制。而事實(shí)上若計(jì)算使用時(shí)單位電流單位時(shí)間的使用成本，再與鉛陽(yáng)極相比，鉑鈦陽(yáng)極在價(jià)格    上還是可以接受的。通常使用的鉑鈦陽(yáng)極鍍層厚度約為3—5II皿，按5p．m計(jì)算含鉑約l g／dm2，按Pt歷史最高價(jià)計(jì)算也不過(guò)2．50 yc／dm2，加上鈦網(wǎng)成本、加工費(fèi)、利潤(rùn)等售價(jià)也就350—400元／dm2左右。而每din2鉑鈦陽(yáng)極可承擔(dān)15—20A電流，使用2—3年，鄢每年每安培鉑鈦陽(yáng)極的價(jià)格也就10元左右或不足10元，加以鉑鈦陽(yáng)極的諸多優(yōu)點(diǎn)，這種價(jià)格應(yīng)該是可以接受的，更何況R的價(jià)格多數(shù)時(shí)間是位于200形克以下的。

如果說(shuō)酸性鍍銅中鉑鈦陽(yáng)極尚未顯盡優(yōu)點(diǎn)，那么在氰化鍍銅、特別是銅合金中可以說(shuō)更加找到了用武之地。以氰化鍍銅錫合金為例，常見(jiàn)到低錫青銅合金用以下鍍液：，氰化亞銅(CuCN) 25—35∥L錫酸鈉(Na2SnO，·3H20) 16—209／L游離氰化鈉(NaCN) 14～189／L游離氫氧化鈉(NaOH)8—129／L光亮劑適量此鍍液可用含SnlO％一12％銅錫合金板作陽(yáng)極，但電鍍時(shí)由于影響因素眾多，產(chǎn)品中銅錫含量不易控制，電鍍質(zhì)量沒(méi)有保證。一種先進(jìn)的電鍍工藝是以無(wú)氧純銅作陽(yáng)極，在鍍液中添加錫酸鈉，這樣銅錫比例調(diào)節(jié)方便，鍍液控制簡(jiǎn)單。但這樣陰陽(yáng)極電流密度不平衡的問(wèn)題就顯得尤為突出。

解決陰極電流電流密度大、陽(yáng)極電流密度小的不平衡問(wèn)題的有效辦法就是使用不溶性附加陽(yáng)極，即采用雙陽(yáng)極體系，讓不溶性陽(yáng)極分擔(dān)一部分電流。在上述采用無(wú)氧純銅陽(yáng)極、添加錫酸鈉的鍍液中，電鍍含Snl2％的低錫青銅，銅陽(yáng)極和鉑鈦附加陽(yáng)極電流密度比理論值應(yīng)為銅：鉑=3．4：1。而實(shí)際上由于陰極電流效率一般不足85％，采用上述陽(yáng)極電流分配時(shí)，會(huì)導(dǎo)致銅的過(guò)多溶解，而使鍍液中Cu+含量逐漸升高，但是，由于采用的是雙陽(yáng)極系統(tǒng)，此時(shí)只需加大鉑鈦陽(yáng)極電流密度，使銅：鉑=3．4：1。7=2：l電流即可消除陰極電流效率小的影響。實(shí)際生產(chǎn)中由于陰極電流效率低或其它原因，有過(guò)電流密度比銅：鉑=l：1 的實(shí)例。

鍍鋅、鍍鎳、鍍合金等幾乎所有的電鍍中都存在陰極電流效率低的問(wèn)題，只不過(guò)輕重不同而已。無(wú)疑。這些都可以采用鉑鈦不溶性陽(yáng)極消耗過(guò)剩的陽(yáng)極電流使陰陽(yáng)極電流達(dá)到平衡。鍍貴金屬時(shí)，由于賁金屬溶解困難，大多在鍍液中直接補(bǔ)加貴金屬鹽，此時(shí)也要用不溶性陽(yáng)極，由于前述鉑鈦陽(yáng)極所具的諸多優(yōu)異特點(diǎn)，成為首選就不足為奇了。

實(shí)踐證明，只要需要消耗剩余的陽(yáng)極電流，或者需要用不溶性陽(yáng)極制備氣體，就可以使用鉑鈦陽(yáng)極。由于篇幅關(guān)系這里不再多敘。但使用時(shí)也必須注意到不可在王水等可溶解鉑的液體中使用，以免因鉑的溶解麗導(dǎo)致鉑鈦陽(yáng)極的快速損壞。

3、結(jié) 論

本文在簡(jiǎn)述鈦表面鍍鉑的基礎(chǔ)上，采用堿性鍍液制作了350mm X560ram的鉑鈦陽(yáng)極，所制作的陽(yáng)極經(jīng)破壞試驗(yàn)表明鍍層結(jié)合牢固，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定。

鉑鈦陽(yáng)極可應(yīng)用于貴金屬和賤金屬電鍍等需要消耗剩余陽(yáng)極電流的場(chǎng)合，也可用于制備氣體等需要使用不溶性陽(yáng)極的場(chǎng)合。

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