一、基材：鈦

　　鈦是一種金屬元素，灰色，原子序數(shù)22，相對原子質(zhì)量47.867。能在氮?dú)庵腥紵埸c(diǎn)高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè)。 由于鈦具有熔點(diǎn)高、比重小、比強(qiáng)度高、韌性好、抗疲勞、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、高低溫度耐受性能好、在急冷急熱條件下應(yīng)力小等特點(diǎn)，其商業(yè)價(jià)值在二十世紀(jì)五十年代開始被人們認(rèn)識，被應(yīng)用于航空、航天等高科技領(lǐng)域。隨著不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行業(yè)推廣，鈦金屬日益被人們重視，被譽(yù)為現(xiàn)代金屬、智慧金屬、戰(zhàn)略金屬，是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰(zhàn)略物資。

　　1、物理性質(zhì)，純金屬鈦呈銀白色。和其他金屬材料相比，鈦的特點(diǎn)如下：

　　①熔點(diǎn)高達(dá)1660度。

　　②鈦在室溫下（低于885度）呈密排六方晶格，而在高于885度時(shí)呈體心立方晶格，同時(shí)體積增大了5.5％。

　　③鈦的密度約4.51g/cm3，是不銹鋼的60％左右，超過鋁，比鋁大60％左右。

　　④雖然純鈦的拉伸強(qiáng)度為350～700MPa，但一般的鈦合金可達(dá)700～1200MPa，甚至達(dá)1400MPa。因此鈦合金的比強(qiáng)度（即強(qiáng)度對密度的比值），比目前其他任何材料都大。

　　⑤鈦的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和電阻率與不銹鋼在同一水平，但鈦的膨脹系數(shù)較鋼小50％。鈦的導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)電性能也較差，近似于不銹鋼。

　　⑥鈦的楊氏模量較不銹鋼小，它能在較低的應(yīng)力下彎曲。

　　⑦在200～300溫度范圍內(nèi)遵循穩(wěn)定的蠕變特性。

　　2、化學(xué)性質(zhì)

　　①與酸作用在室溫下，鈦不易也無機(jī)酸反應(yīng)，但加熱后往可以反應(yīng)。

　　②與堿作用鈦與通常的堿溶液反應(yīng)很慢，與稀的堿溶液不反應(yīng)。

　　③與非金屬作用在一般情況下，鈦不太活潑，但在高溫下，鈦能直接同許多非金屬元素生成很穩(wěn)定、很硬并且難溶的填隙式化合物。

　　4）吸氣性鈦的一個重要特性是能夠強(qiáng)烈地吸收氣體（氧、氮、氫）。鈦和氧、氮的作用是不可逆的，因而鈦是一種良好的吸氣劑。鈦中吸收的氫氣在真空中加熱到800～900度時(shí)可以從金屬中排出。

　　3、機(jī)械加工性能鈦的強(qiáng)度和密度之比高于鐵和鋁。它的強(qiáng)度比純鐵大1倍，比純鋁高5倍。

　　二、鈦電極 鈦陽極全稱叫鈦基金屬氧化物涂層鈦陽極（MMO）。也叫DSA陽極（尺寸形狀穩(wěn)定型陽極）。它以鈦為基板，在鈦基板上刷涂貴金屬涂層，使其具有良好的電催化活性及導(dǎo)電性。

　　與原始石墨陽極和鉛陽極相比，鈦電極具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、電極尺寸較穩(wěn)定，電解的過程當(dāng)中電極間距離不會變化，確保電解操作在槽電壓穩(wěn)定的情況下進(jìn)行；

　　2、催化活性高，工作電壓低；

　　3、工作電壓低，因此電能消耗較小，直流電耗可降低10%---20%；

　　4、鈦陽極的工作壽命長，隔膜法生產(chǎn)氯氣工業(yè)中金屬陽極耐氯和堿的腐蝕，陽極的壽命已達(dá)5~7以上，而石墨陽極僅只有8個月而已；

　　5、可克服石墨陽極和鉛陽極的溶解問題，避免了對電解液和陰極產(chǎn)物的污染，因而大大提高了金屬產(chǎn)品的純度；

　　6、可提高電流的密度，增加電解效率；

　　7、貴金屬銥和釕的氧化物具有抗氧化性，因此鈦電極的耐腐蝕性較強(qiáng)；

　　8、可避免鉛陽極變形后的短路問題,從而可提高電流的效率；

　　9、鈦電極重量輕，較之石墨陽極和鉛陽極可減輕勞動強(qiáng)度；

　　10、鈦基體形狀及制作較容易，可高精度化；

　　11、在未受損傷的前提下，基體可以反復(fù)試用；

　　鈦陽極分類：

　　1、按照在電化學(xué)反應(yīng)中陽極析出氣體來區(qū)分，析出氯氣的稱析氯陽極，如釕系涂層鈦電極：析出氧化的稱為析氧陽極，如銥系涂層鈦電極和白金鈦網(wǎng)/板。 析氯陽極（釕系涂層鈦極）：電解液中氯離子含量高，一般在鹽酸環(huán)境及電解海水，電解食鹽水環(huán)境。對應(yīng)我公司產(chǎn)品為釕銥鈦陽極，釕銥錫鈦陽極。

　　2、析氧陽極（銥系涂層鈦電極）：電解液一般為硫酸環(huán)境。對應(yīng)我公司產(chǎn)品為銥鉭陽極，銥鉭錫鈦陽極，高銥鈦陽極。

　　3、涂鉑陽極：鈦為基材。表面涂鉑，涂層厚度一般為0.5-5μm，白金鈦網(wǎng)網(wǎng)孔規(guī)格一般為12.5×4.5mm或6×3.5mm.

　　三、生產(chǎn)工藝流程簡介

　　1、選擇TA1牌號鈦基材，確定基材表面光潔平整，無劃傷、起皮、開裂、分層等缺陷。

　　2、對所選購鈦基體進(jìn)行機(jī)械加工，加工為客戶所需要的規(guī)格尺寸。

　　3、以600℃的溫度對鈦基材進(jìn)行退火校平處理。

　　4、退火校平處理時(shí)鈦基材表面會形成致密的氧化鈦層，以機(jī)械方式將其進(jìn)行打磨，使其表面呈鈦的金屬光澤。

　　5、用10％濃度草酸對鈦基材進(jìn)行酸洗腐蝕，在微沸狀態(tài)下進(jìn)行10小時(shí)，使其表面氧化層蝕刻為氫化鈦表面。

　　6、按客戶所應(yīng)用陽極環(huán)境進(jìn)行合理的貴金屬溶液的定性和定量配置。

　　7、檢測酸洗鈦基材合格，即表層為灰色均勻的麻面結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行人工涂履，按設(shè)定合適的溫度進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)出爐后自然冷卻，冷卻至常溫時(shí)進(jìn)行第二次涂履，依次類推，直至18~22余次將配置溶液涂履完。

　　8、以上加工件燒結(jié)完成后，以隨爐試片進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn)測試，測試合格包裝發(fā)貨。

　　四、主要應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、氯堿工業(yè)氯酸鹽工業(yè)次氯酸鈉的電解生產(chǎn)

　　以電解食鹽水溶液的方法抽取氯氣、氫氣和燒堿的化學(xué)工業(yè)稱為氯堿工業(yè)，是現(xiàn)代電化學(xué)工業(yè)中規(guī)模最大的部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。 除以上外，進(jìn)而還可以制取下游產(chǎn)品氯化氫、次氯酸鈉、氯化石碏、聚氯乙烯（簡稱PVC Polyvinyl chloride polymer = PVC分子結(jié)構(gòu)）、雙氧水等。 氯堿生產(chǎn)中，以純凈的飽和食鹽水為電解溶液，以鈦電極為陽極，以鐵網(wǎng)附石棉絨為陰極，陽極室產(chǎn)生氯氣，陰極室產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉，提純后廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)中。 鈦陽極的應(yīng)用極大地推進(jìn)了氯堿工業(yè)的發(fā)展，是對電化學(xué)領(lǐng)域劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，電極析氯催化活性高，對析氯反應(yīng)具有良好的電催化活性、機(jī)械穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，因而在當(dāng)今氯堿工業(yè)中是不可取代的電極材料，使用壽命在五年以上。

　　2、電解功能水

　　功能水定義為通過人為處理，獲得各種有用功能的水，電解水作為一種具有滅菌效果好，實(shí)用性強(qiáng)且無二次污染的殺菌處理技術(shù)受到歡迎。通過鈦電極電解飲用水或微量淡鹽水產(chǎn)生功能水，廣泛應(yīng)用于電解水機(jī)中。

　　①利用電解產(chǎn)生次氯酸根、新生態(tài)氧、羥基自由基等具有強(qiáng)氧化性物質(zhì)對微生物殺滅。

　　②利用電解電極直接作用于微生物，使其死亡。

　　③堿性離子水可直接治療多種疾病，有效改善人體新陳代謝功能，消除有害的酸性代謝產(chǎn)物自由基，增強(qiáng)體質(zhì)起預(yù)防和提高抗病能力的作用。

　　④酸性離子水具有抑制細(xì)菌生長、消毒、收斂的作用，效果與美容的收斂水相同，并應(yīng)用強(qiáng)氧化性進(jìn)行殺菌消毒處理。

　　3、次氯酸鈉發(fā)生器、二氧化氯發(fā)生器電極制造。

　　次氯酸鈉電解溫度應(yīng)維持在40°C以下，溫度過高，NaClO會分解，降低Cl2的溶解度，不利于NaClO生成，溶液呈堿性，陽極O2增加，降低析氯的電流效率。電極距離選用3~10mm，極距減小可使槽壓和電耗降。電流密度，使用涂層鈦電極時(shí)為13~20A/dm2。次氯酸鈉發(fā)器電耗一般約為3.7~7kW·h/kg。

　　二氧化氯發(fā)生器，采用隔膜電解槽，電解氯化鈉溶液，生成包括二氧化氯在內(nèi)的混合氣體，在水中溶解形成殺菌消毒液體。 次氯酸鈉的分子式是ClO2，易溶于水，遇水分解，容易和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在水中的溶解度是氯的5-8倍。溶于堿溶液而生成亞氯酸鹽和氯酸鹽。

　　4、陰極保護(hù)

　　由于在海洋、船體、橋梁等鋼材使用環(huán)境中，由于鋼中雜質(zhì)及微電池的腐蝕作用，加上復(fù)雜的自然環(huán)境，雖然選用耐蝕合金鋼，并增加材料厚度涂制優(yōu)良耐蝕油漆，但這些構(gòu)筑物的腐蝕仍非常嚴(yán)重，極大的威脅安全生產(chǎn)，而陰極保護(hù)是對海洋中永久性鋼構(gòu)筑物進(jìn)行有效保護(hù)方便而重要的措施。

　　①利用外加電流，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的整個表面變成陰極，叫做外加電流陰極保護(hù)。

　　②在需要保護(hù)的金屬設(shè)備上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金，叫做犧牲陽極保護(hù)。

　　應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

　　1）淡水及海水中，防止船舶、碼頭、平臺、閘門和冷卻設(shè)備等的腐蝕。

　　2）堿及鹽類溶液中，防止儲槽、蒸發(fā)罐、熬堿鍋等的腐蝕。

　　3）土壤及海泥中，防止管線及電纜等的腐蝕。

　　5、鍍金、鋼板鍍鋅鍍錫

　　鈦電極具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐蝕性，使用壽命比鉛陽極高得多，可穩(wěn)定工作4000小時(shí)以上，成本低，將是國內(nèi)外電鍍鋅、錫生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。 鈦電極目前在日本、美國、德國、國內(nèi)使用，不僅大大節(jié)省電鍍能耗，而且由于可以增大電鍍電流密度，為生產(chǎn)厚鍍鋅、錫鋼板創(chuàng)造了條件。

　　6、有色金屬提取

　　電解冶金在濕法冶金工業(yè)中占有很大的比重，采用電解冶金生產(chǎn)的有色金屬包括Zn、Cd、Cu、Mn、Co、Ni、Cr等。

　　電解冶金的優(yōu)點(diǎn)是具有很高的選擇性，可獲得高純金屬，能回收有用的金屬，因此可處理低品位的礦物及組分復(fù)雜的多金屬礦，有利于資源的綜合利用。另外，對環(huán)境的污染較小，生產(chǎn)較易連續(xù)化和自動化。 近些年來電解提取金屬領(lǐng)域已廣泛使用涂層鈦電極，已成為第二個大規(guī)模使用鈦電極的工業(yè)領(lǐng)域。

　　7、電解銅箔

　　隨著科技發(fā)展，自動化程度日益提高，推動了電子工業(yè)迅速發(fā)展。大型集成電路的應(yīng)用使得電子及儀表工業(yè)對銅箔的需求量增加，對銅箔的質(zhì)量要求也越來越高。 根據(jù)厚度，可分為105?m、70?m、35?m、18?m、12?m、9?m以及5?m等幾種，其中12?m以下銅箔一般稱之為超薄銅箔。 電解銅箔采用部分浸在硫酸銅溶液中不斷旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒作為陰極，連續(xù)電解產(chǎn)生箔材。國際上銅箔生產(chǎn)主要由日本控制，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約十五家，產(chǎn)能在35000噸左右。

　　8、污水處理

　　隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人口增長，人類排放的污水量急劇增加，致使許多水域都遭受到不同程度的污染，電化學(xué)處理污水分為直接電解和間接電解。

　　①直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陰極過程和陽極過程。陽極過程指污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較低的物質(zhì)或易生物降解物質(zhì)，甚至發(fā)生有機(jī)物無機(jī)化，從而達(dá)到削減污染的目的，陰極過程是指污染物質(zhì)在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。

　　②間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)，間接電解可分為可逆過程和不可逆過程。可逆過程指的是氧化還原物質(zhì)在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用;不可逆過程指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)氧化有機(jī)物。 應(yīng)用于印染廢水處理、垃圾滲濾液處理、烘便污水處理、含氰廢水處理、制藥廢水處理、醫(yī)院污水處理、有機(jī)廢水處理。

　　9、蝕刻液再生及銅回收

　　蝕刻是印刷線路板生產(chǎn)中一個重要工序，隨著蝕刻進(jìn)行，廢蝕刻液中含有大量的銅離子或其他金屬離子，可通過電解的方式進(jìn)行回收利用。通過此回收環(huán)節(jié)，企業(yè)不僅僅是以回收銅等金屬增加經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是排放達(dá)標(biāo)和資源回收利用，具有長遠(yuǎn)的社會效益。 廢液包括：酸性蝕刻廢液、堿性蝕刻廢液、低含銅廢液、廢定影液、廢邊框料、含鎳廢液、含金和鈀的廢液、廢退錫水。

　　五、電極使用注意事項(xiàng)

　　1、鈦電極經(jīng)氧化燒結(jié)完成后為黑色表面，不涂層表面呈藍(lán)色不具有電極性能，黑色一面對應(yīng)陰極使用。

　　2、鈦電極基體一旦酸洗完成，以后所有的生產(chǎn)加工工序及使用工序中，必須嚴(yán)格小心進(jìn)行，挪運(yùn)時(shí)戴干凈手套卡住陽極兩端或邊緣處，最好接觸在不涂層部分，涂層表面嚴(yán)禁任何異物劃傷。

　　注：鈦基體本身不導(dǎo)電，其外層涂履貴金屬氧化物涂層才具有電催化活性、導(dǎo)電性、抗氧化性，但其厚度只有30微米左右，如遭到劃傷或破壞，則在電解過程中，電極首先會從損傷處腐蝕，進(jìn)而影響整個電極的使用質(zhì)量和效果。

　　3、電解液保持穩(wěn)定性，尤其不能含有氰離子和氟離子，這些雜質(zhì)會嚴(yán)重腐蝕鈦基體；

　　4、電解液進(jìn)入電解槽前加過濾裝置，不能含有直徑大于0.1mm的金屬粒子，以防止聚集過多而導(dǎo)致陽極陰極短路。

　　5、電解回收銅、鎳、金、銀、鈷等金屬時(shí)，陰極附著物不得過厚，以防止極間距過小或者尖狀金屬生成導(dǎo)致陰陽極短路擊穿。

　　6、陰陽極間距可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)定，一般在5-25mm。總體來講，極距大會增加電壓降，但不宜過小，否則陰極表面產(chǎn)生的陰極垢容易造成極板短路；

　　7、避免倒極使用。貴金屬氧化物涂層一旦作為陰極使用，表面產(chǎn)生還原反應(yīng)，易轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)，就無法與鈦基有效的結(jié)合，造成涂層脫落。

　　8、停機(jī)時(shí)不宜長時(shí)間以斷電模式浸泡在溶液中，最好加載一個5A左右的小電流來保護(hù)極板。

　　9、停機(jī)或其他檢修狀況時(shí)，加稀酸或用清水清洗電極表面，但不得用尼龍或機(jī)械物質(zhì)等沖刷。

　　10、電解液工作時(shí)溫度不宜過高，理想溫度25-40℃，可加換熱裝置以保持電極最佳使用環(huán)境。

　　11、正常工作電流密度2000A/m?以內(nèi)，電流過大造成反應(yīng)太激烈，縮短陽極壽命；

　　12、開機(jī)時(shí)，給電解槽加載電流時(shí)循序漸進(jìn)，不要一次性升到位，停機(jī)時(shí)亦然。

　　13、在生產(chǎn)使用當(dāng)中保持陽極潔凈，不能沾染油污或其他附著物，以免影響電解效果和電極壽命。