一、基材:钛
钛是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.867。能在氮气中燃烧,熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业。
由于钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐酸碱腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点,其商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识,被应用于航空、航天等高科技X域。并不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广,钛金属日益被人们重视,被誉为现代金属、智慧金属、战略金属,是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。
1、物理性质 纯金属钛呈银白色。和其他金属材料相比,钛的特点如下:
1)熔点高达1660度。
2)钛在室温下(低于885度)呈密排六方晶格,而在高于885度时呈体心立方晶格,同时体积增大了5.5%。
3)钛的密度约4.51g/cm3,是不锈钢的60%左右,X过铝,比铝 大60%左右。
4)虽然纯钛的拉伸强度为350~700MPa,但一般的钛合金可达700~1200MPa,甚至达1400MPa。因此钛合金的比强度(即强度对密度的比值),比目前其他任何材料都大。
5)钛的比热、导热系数和电阻率与不锈钢在同一水平,但钛的膨胀系数较钢小50%。钛的导热性较差,导电性能也较差,近似于不锈钢。
6)钛的杨氏模量较不锈钢小,它能在较低的应力下弯曲。
7)在200~300温度范围内遵循稳定的蠕变特性。
2、化学性质
1)与酸作用 在室温下,钛不易无机酸反应,但加热后往可以反应。
2)与碱作用 钛与通常的碱溶液反应很慢,与稀的碱溶液不反应。
3)与非金属作用 在一般情况下,钛不太活泼,但在高温下,钛能直接同许多非金属元素生成很稳定、很硬并且难溶的填隙式化合物。
4)钛的一个重要特性是能够强烈地吸收气体(氧、氮、氢)。钛和氧、氮的作用是不可逆的,因而钛是一种良好的吸气剂。钛中吸收的氢气在真空中加热到800~900度时可以从金属中排出。
二、钛电极分解、氧化生成一层与钛基体结合牢固的Ru-TiO2固溶体。钌钛涂层电极以阀性金属钛为基体,其机械强度较大,克服了石墨电极在使用过程中形状改变的不足,电极材料从此进入了钛电极时代。通过设计不同化学配方的涂层可以获得具有不同性能的钛电极,经过近半个世纪的发展,钛电极已经发展成为一个庞大的体系。
钛阳极全称叫钛基金属氧化物涂层阳极(MMO)。也叫DSA阳极、尺寸形状稳定型阳极。它以钛为基材(丝、棒、管、板、网),在钛基板上刷涂贵金属涂层,使其具有良好的电催化活性、导电性、抗氧化性。与原始石墨阳极和铅阳极相比,钛电极具有以下X点:
1、 电极尺寸较稳定,电解的过程当中电极间距离不会变化,确保电解操作在槽电压稳定的情况下进行;
2、 催化活性高,工作电压低;
3、 工作电压低,因此电能消耗较小,直流电耗可降低10%---20%;
4、 钛阳极的工作寿命长,隔膜法生产氯碱工业中金属阳极耐氯和碱的腐蚀,阳极的寿命已达5~7年以上,而石墨阳极仅只有8个月而已;
5、 可克服石墨阳极和铅阳极的溶解问题,避免了对电解液和阴极产物的污染,因而大大提高了金属产品的纯度;
6、 可提高电流的密度,增加电解效率;
7、 贵金属铱和钌的氧化物具有抗氧化性,因此钛电极的耐腐蚀性较强;
8、 可避免铅阳极变形后的短路问题,从而可提高工作效率;1、 钛电极重量轻,较之石墨阳极和铅阳极可减轻劳动强度;
10、钛基体形状及制作较容易,可高精度化;
11、在未受损伤的前提下,基体可以反复使用;
1965年,荷兰的H.Beer博士发明了钌钛涂层钛电极。以金属钛为基体,将钌盐和钛盐的醇溶液涂覆在钛基体表面,通过烧结使盐类