[发明专利]含纳米稀土和二氧化锆的二氧化铅基复合镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及α-PbO₂基复合镀层及制备方法，属于金属氧化物电镀工艺和电 化学应用技术领域。

背景技术

对于工业应用而言，在电极材料必备的多种性能中，稳定性是至关重要的， 它是发挥电极其它性能的先决条件，是电极能否实际使用的唯一标准，也是制 约电极工业应用的关键，稳定性是指电极在较为苛刻的环境中保持长时间运转 而基体电化学性质不发生改变的性能。对于不溶性阳极材料来说，较为理想的 情况是电极只提供电化学反应的场所而本身不发生损耗。

新型惰性PbO₂阳极受到广泛的应用。此电极一般由钛基体、底层、中间层 以及表面层组成。底层一般是为了改善二氧化铅镀层与钛基体的结合性能；中 间层是为了增强二氧化铅镀层与电极的结合的牢固度，以及缓和镀层中的电积 畸变的产生(一般使用不存在电积畸变的α-PbO₂作中间层)。表面层是β-PbO₂； 与旧式PbO₂相比较，它提高了PbO₂电极的坚固性、导电性和耐蚀性。无应力的 中间层α-PbO₂能在碱性镀液中适当的条件下得到。它与β-PbO₂之间的结合能 力非常强，从而减少了β-PbO₂固有的应力，大大的提高电极的使用寿命。但在 碱性镀液中得到的α-PbO₂镀层具有高的孔隙率。

复合镀层是在普通镀液中添加不溶性的固体颗粒，并使之在镀液中充分悬 浮，或者采取必要的措施将微粒合理的配置于基体表面，在金属离子阳极氧化 的同时，得以将微粒包覆使之进入镀层中的过程，这种夹杂着固体颗粒的特殊 镀层就是复合镀层。纳米复合镀层是夹杂有纳米颗粒的复合镀层，其纳米粒径 一般在0.1～100nm。由于纳米微粒本身具有小尺寸效应，表面效应，量子尺寸 效应和宏观量子隧道效应等独特性能，使得的纳米复合镀层比普通复合镀层具 有更高的硬度，耐磨性，减摩性以及耐蚀性。

纳米ZrO₂因其化学稳定性、难溶、无毒、成本低而被作为一种优异的催化 剂，广泛的用于空气净化，污水处理，保洁杀菌等方面。稀土由于其特殊的4f 电子结构以及物理、化学性质，具有多方面的催化，助催化作用。二氧化铈颗 粒嵌入镀层中，改变了镀层的电结晶过程，促使晶面产生择优取向，是镀层组 织更均匀，更致密，这些组织结构的变化提高了耐蚀性。

从目前的有关PbO₂基镀层技术的研究现状来看，镀层中的增强相有二氧化 钛、碳化钨等陶瓷材料或含氟树脂材料。而没有以纳米ZrO₂-纳米稀土复合材料 为增强相的镀层技术，单纯以纳米ZrO₂材料作为增强相可能会导致镀层表面疏 松，而单纯以纳米稀土材料作为增强相会导致镀层应力大、易裂开。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的存在的缺点，提供一种PbO₂基复 合镀层的制备方法，该金属氧化物基纳米复合镀层具有很高的硬度和优良的耐 蚀性能；将其制得的PbO₂镀层作为中间层，来提高电极的使用寿命。

本发明的含纳米稀土和二氧化锆的二氧化铅基复合镀层，纳米稀土氧化物 的质量含量为0.98％～2.5％，纳米二氧化锆的质量含量为1.25％～4.5％，其制备 方法为：

a、将纳米颗粒分别用酒精浸洗，然后再用硫酸或硝酸浸洗，最后水洗干净， 加入少量等体积的镀液同时采用机械搅拌和超声波分散30～60min，使其粒子被 润湿通透再使用；

b、将改性后的纳米稀土镀液与纳米二氧化锆镀液按1∶1～1∶3的体积比 配成混合液，然后在磁力搅拌的作用下将混合镀液加入基础二氧化铅镀液中得 到纳米复合镀液。

c、将分散好的复合镀液加入电镀槽内在以下工艺配方和条件下进行电镀， 其镀液组成和工艺条件为：

一氧化铅            20～40g/L

氢氧化钠            100～160g/L

络合剂              0.5～40g/L

纳米稀土微粒        5～20g/L

纳米二氧化锆微粒    5～30g/L

润湿剂              0～1g/L