티타늄 전극은 금속 티타늄을 기질로 사용하고 최종적으로 소결 및 산화에 의해 티타늄 기질에 전기 촉매 활성을 갖는 산화물 코팅을 형성하는 일종의 전극입니다. 사용 중 물리적 치수 안정성 때문에 치수 안정성 양극(줄여서 DSA)이라고도 합니다.

티타늄 전극 분류

코팅의 화학 조성 및 주요 전기화학적 특성에 따라 티타늄 전극은 대략 다음 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

▲루테늄 코팅 티타늄 전극

이 유형의 전극은 염소 발생 과전압이 낮고 산소 발생 과전압이 높으며 주로 클로르-알칼리 산업, 음극 보호 등과 같은 다양한 염소 분석 경우에 사용됩니다. 이러한 유형의 전극 코팅에는 원래의 루테늄-티타늄 코팅( Ru-Ti) 및 Ru-Ir-Ti, Ru-Co-Ti, Ru-Co-Sn-Ti, Ru-Sn-Ti, Ru-Si-Ti, Ru-Ti-Zr, Ru-Ti-La, Ru -Ti-Ce 및 기타 코팅.

▲비 루테늄 코팅 티타늄 전극

루테늄은 가격이 비싸고 자연 매장량이 한정된 귀금속입니다. Ru의 양을 줄이거 나 Ru를 완전히 대체하기 위해 비 루테늄 기반 코팅 티타늄 전극이 개발되었습니다. 이러한 유형의 전극은 일반적으로 높은 산소 발생 과전압을 가지고 있습니다. 보다 성공적인 전극으로는 주석-안티몬 코팅 티타늄 전극, Co3O4 스피넬 코팅 티타늄 전극 및 팔라듐 산화물 코팅 티타늄 전극이 있습니다.

▲이리듐 코팅 티타늄 전극

비철금속의 전해 추출, 전기 도금 산업, 유기물 생산을 위한 전기화학적 환원 등 일부 전해 공정에서 양극의 설계 반응은 산소 발생 반응이므로 양극 소재 개발이 기대된다. 낮은 산소 방출 과전위, 이리듐 코팅 이러한 배경에 반하여 적층형 티타늄 전극이 개발되었습니다. 그러한 전극 코팅은 Ir-Co, Ir-Ta, Ir-Sn, Ir-Ta-Co, Ir-Ru-Pd-Ti 및 기타 코팅을 포함한다. 그 중 Ir-Ta 코팅된 티타늄 전극은 가장 성공적인 산소 발생 전극입니다.

티타늄 전극의 제조방법은 다음과 같다.

■열분해

열분해법은 일반적으로 금속염 화합물을 유기용매나 수용액에 녹여 티타늄 기판에 코팅하고 가열에 의해 용매를 휘발시킨 후 고온에서 소결하여 염분을 분해, 산화시켜 산화피막을 얻는 방법이다. 코팅 방법에는 스프레이, 롤링 또는 브러싱이 포함됩니다. 스프레이 및 롤링 코팅은 기계화 수준이 높고 대규모 산업 생산에 적합하며 작업 환경이 좋습니다. 코팅은 비교적 균일하지만 코팅액의 낭비는 비교적 큽니다. 브러시 코팅은 일반적으로 소규모 생산에 적합합니다. 이 방법은 장비가 간단하고 코팅액의 손실이 적지만 노동 강도가 높고 작업 환경이 열악하며 얻은 코팅이 균일하지 않은 경우가 많습니다. 열분해법을 이용하면 코팅 조성을 조절함으로써 다성분 및 우수한 성능을 갖는 산화물 전극을 쉽게 제조할 수 있다[2,3].

■졸겔법

졸-겔 방법은 콜로이드 화학의 원리에 기초한 코팅을 준비하는 새로운 방법입니다. 전극 표면의 비표면적을 크게 증가시키는 초미세 입자로 전극 코팅을 준비할 수 있습니다[4,5]. 이 방법으로 티타늄 전극을 제조하는 일반적인 공정은 금속-유기화합물(예: 금속 알콕사이드) 또는 무기화합물을 용매에 분산시키고, 가수분해를 통해 활성단량체를 생성하고, 활성단량체를 중합하여 졸을 형성하고, 그 졸을 표면에 코팅하는 것이다. 티타늄 기판, 졸 필름을 건조하여 겔 필름을 얻은 다음 특정 온도에서 소결하여 코팅을 얻습니다. 전통적인 열분해 방법과 비교하여 이 방법으로 제조된 전극 코팅은 균일하고 입자가 미세하며 균열이 거의 없어 최근 많은 관심을 받고 있습니다.

■전착

전착 방법은 코팅된 티타늄 전극을 준비하는 데 사용됩니다. 일반적으로 불용성 전극을 양극으로 사용하고 전처리된 금속 티타늄을 음극으로 사용한다. 해당 금속 이온을 포함하는 용액에서 전기 분해되며 금속 이온은 금속 티타늄 음극에 증착됩니다. 건조 후 고온에서 소결하여 코팅된 티타늄 전극을 얻습니다. 이 방법으로 얻은 코팅은 일반적으로 비교적 균일하고 조밀합니다. 이 방법의 단점은 공정이 복잡하고 균일한 대면적 전극을 만들기가 쉽지 않다는 점이다.

■스퍼터링 방식

스퍼터링 방식으로 제조된 필름은 치밀하고 기판과 강한 결합력을 갖는다. 그러나 이 방법은 특수 장비를 사용해야 하고 준비 과정이 상대적으로 복잡하며 모액이 더 많이 낭비되기 때문에 공업화된 대규모 생산에는 적합하지 않습니다.

생산 공정 소개

1. TA1 유형 티타늄 기본 재료를 선택하고 플레이트 표면이 깊은 흠집과 불완전함이 없이 매끄럽고 매끄러운지 확인하십시오.

2. 선택한 티타늄 기판에 기계적 가공을 실시하여 고객이 요구하는 사양 및 크기로 가공합니다.

3. Perform annealing and leveling treatment on the titanium substrate at a temperature >500도. (응력을 제거하고 평탄도를 확보하기 위함입니다.)

4. 어닐링 및 레벨링 처리 중에 티타늄 기판 표면에 치밀한 산화 티타늄 층이 형성되고 기계 또는 수동으로 연마하여 표면이 티타늄의 금속 광택을 갖도록 합니다.

5. 10% 농도의 옥살산을 사용하여 티타늄 기판을 산세척하고 부식시키고 약간 끓는 상태에서 몇 시간 동안 수행하여 표면 산화물 층이 티타늄 수소화물의 표면에 에칭되도록 합니다.

6. 고객이 적용하는 양극 환경에 따라 귀금속 용액의 합리적인 정성적 및 정량적 구성을 수행합니다.

7. 산세 티타늄 기본 재료가 자격이 있는지, 즉 표면층이 회색 균일 한 마킹 구조인지 확인한 다음 수동 코팅을 수행하고 설정된 적절한 온도에 따라 소결하고 용광로에서 소결 후 자연 냉각하고 상온으로 식으면 2차 도포를 짜는 등의 방법으로 17~20회 이상 도포하여 구성액을 도포합니다.

8. 상기 가공품의 소결이 완료된 후 노 시험편으로 수명 실험 시험을 실시하고, 시험에 합격하여 포장하여 납품한다.