氯化物體系電解鈷中活性涂層鈦陽極的應用及制備

在氯化物體系中電沉積金屬鈷工業生產中使用較多的是石墨陽極材料。但石墨陽極電阻大電能消耗多，強度低、易損耗，工作壽命短，且還會污染到陰極產品，因此很難得到高純度的金屬鈷產品。國內一些企業使用了一種氯化物溶液電積金屬的活性涂層鈦陽極，克服了石墨陽極存在的問題，并且在很多冶煉廠得到了應用。

1、活性涂層的特點及要求

電解液不同時，陽極處于不同的環境下工作，就要求有各種性能的活性涂層的鈦陽極，在氯化物體系中電沉積金屬時，陽極上析出氯氣，要求活性涂層的特點是氯超電位低、導電性能好、耐氯腐蝕性強、陽極材料使用壽命長。

經過大量涂層配方篩選試驗，添減了多種活性元素后，添加了活性元素錫和銥的混合氧化物配方涂層，在試驗結果中得到了很好的效果，降低了槽電壓、提高了電流效率、比傳統的石墨陽極耗電量低、更節能，而且解決了鈷中碳含量高的問題。

2、陽極的反應原理及制備

氯化鈷溶液電沉積金屬鈷時，陽極上主要有以下反應：

2Cl^-=Cl₂+2e（主反應）

4OH^-=2H₂O+O₂+4e（副反應）

當Cl-或H+濃度降低時，陽極上放氧反應的可能性增大，使用石墨陽極很快就被氧化消耗掉：C+H₂O=（C—O）+2H⁺+2e（根據電位的不同有較低價氧化物和較高價氧化物，前者對于電位變化是可逆的，后者是不可逆的。電解時生成較高價氧化物，進一步轉化成CO或CO₂而脫離電極表面，導致石墨材料的消耗）。

      為了客戶石墨材料的壽命短問題，使用活性涂層鈦陽極，電催化活性良好，但是在經過長時間電解運轉后失去了電催化作用，造成陽極鈍化的現象。主要有以下幾個原因：

     1、涂層脫落：鈦陽極由鈦基材和活性涂層組成，起電化學反應的是活性涂層部分，如果涂層和基材結合力度不好，就會容易從基材上剝落下來，脫落到一定程度，鈦陽極就失去了作用，造成成本的浪費。當然，涂層脫落的問題，應具體情況具體分析，涂層脫落有可能到了使用壽命期，有可能是陽極制作過程中工藝不合格，有可能是運輸或者安裝過程中損傷表面，也有可能是未控制好使用的電流密度等，要一一排除，找出原因，再解決這一問題。

     2、涂層存在細小裂縫：活性涂層存在細小裂縫時，陽極反應析出的一部分氧通過擴散或遷移方式經裂縫到達活性涂層與鈦基材界面上，并被吸附于鈦基材表面，會生成不導電的TiO₂電阻層。此外，電解液也能透過裂縫腐蝕鈦基體表面，生成TiO₂電阻層，導致鈦陽極完全失去電催化活性，造成很大的損失。

     3、RuO₂溶解問題

     4、氧化物飽和

      以上幾個方面是陽極發生鈍化現象的主要原因，根據鈍化原因在陽極制備時要采取相應的防鈍化措施。

     1、鈦基材易選用沖拉擴張鈦網或經噴砂處理后的鈦板；

     2、配置涂層配方時，應配置納米級含銥配方涂層，可提高陽極氧化電位，也可延長氧化物中氧空缺被氧填滿的過程，從而延長活性涂層鈦陽極的壽命；

     3、氧化物涂層涂覆工藝中，操作應十分認真小心操作，保證涂覆均勻；

     4、涂覆次數根據工藝條件控制，適當增加到20次左右。