一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层及其制备方法与流程

本发明涉及金属表面涂层，特别涉及一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层及其制备方法。

背景技术：

1、在钛基二氧化铅电极结构中，中间层兼具阻隔电解液渗透、避免钛基体钝化，以及缓解层间应力、提升二氧化铅活性层结合强度的作用，直接决定电极的使用寿命与运行稳定性。

2、钛基二氧化铅电极常用的中间涂层主要有以下几类：第一类为金属中间涂层，如铂、银、镍等金属镀层，该类涂层导电性能优异，与金属基体结合力强，但铂等贵金属原料成本高昂，银、镍等普通金属在阳极氧化环境中长期服役易发生缓慢溶蚀，涂层稳定性不足；第二类为钛钽复合氧化物中间涂层，该类涂层耐蚀性能强、电化学惰性高，即使涂层暴露于电解液中也不易发生电解反应，但制备成本较高，难以满足大规模工业应用需求；第三类为贵金属氧化物中间涂层，如氧化铱、氧化钌或其复合氧化物涂层，该类涂层导电性优异、化学性质稳定，但同样存在贵金属原料成本高的问题，应用经济性不足；第四类为锡锑氧化物中间涂层，以二氧化锡为基体相，通过掺杂锑元素调控导电性能，该类涂层兼具良好的耐酸性、导电性，与钛基体、二氧化铅镀层均具有较好的界面适配性，且制备成本较低，是当前工业应用最为广泛的中间涂层体系，但其在高酸、高电流密度的严苛工况下长期服役时仍存在明显短板。一方面，涂层经热分解制备后内部不可避免存在微小孔隙与缺陷，电解液会逐步渗透至钛基体表面，引发基体钝化，造成槽压持续升高，电极提前失效；另一方面，锡锑氧化物与二氧化铅活性层的晶格匹配度有限，层间结合强度仍有提升空间，长期大电流冲击下易出现活性层剥落现象，进一步缩短电极的使用寿命。

3、因此，开发一种兼具高导电性、高耐蚀阻隔性与高层间结合力的低成本钛基底氧化物中间涂层，对延长钛基二氧化铅电极的服役寿命、降低工业应用成本具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层及其制备方法，通过构建兼具高导电性、高耐蚀阻隔性与高层间结合力的低成本钛基电极中间层，延长二氧化铅电极的服役寿命、降低工业应用成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，包括以下步骤：

3、对钛基底依次进行除油、除锈、喷砂粗化、去应力退火和酸洗处理，得到预处理钛基底；

4、将锡盐、铋盐、铅盐溶解于混合溶剂配制成前驱体涂敷液，所述混合溶剂由正丁醇、乙二醇、乙酰丙酮、盐酸组成，所述前驱体涂敷液内总金属离子浓度为0.4mol/l，铋盐、铅盐占总金属离子的摩尔百分比各自为2%~10%；

5、将所述前驱体涂敷液涂覆至预处理后的钛基底表面，烘干去除溶剂后进行高温热分解，重复涂敷-烘干-高温热分解操作4~10次，前n-1次高温热分解温度控制为450℃，保温5~10min，第n次高温热分解温度控制为550℃，保温40~60min，n为涂敷-烘干-高温热分解的总重复次数，得到铅铋掺杂二氧化锡中间层。

6、进一步的，所述混合溶剂中正丁醇、乙二醇、乙酰丙酮与盐酸的体积比为(34~46):(1~5):(2~6):(1~5)。

7、进一步的，所述前驱体涂敷液中乙酰丙酮与总金属离子的摩尔比为1.4:1~2.5:1。

8、进一步的，所述铋盐与所述铅盐分别占总金属离子的摩尔量的2%~10%。

9、本发明还提供一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层，铅、铋以掺杂态均匀分散于二氧化锡晶格中，无独立的氧化铅、氧化铋物相析出。

10、进一步的，所述铅铋掺杂二氧化锡中间层用于设置在钛基底与二氧化铅活性层之间。

11、以上实施例所提供的一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，具有以下有益效果：

12、铋元素以掺杂态均匀进入二氧化锡晶格，能够调控晶格载流子浓度，提高涂层整体导电水平；同时铋的掺杂可细化涂层晶粒，减少涂层内部的微小孔隙与缺陷，强化对电解液及腐蚀介质的物理阻隔作用，显著减缓钛基体的钝化进程，提升中间层的长期运行稳定性；

13、中间层表面分布的铅物种，可为沉积的二氧化铅活性层提供晶格匹配度更高的成核位点，降低界面处的晶格失配应力，避免长期大电流冲击下出现活性层剥落现象，显著提升二氧化铅活性层与中间层的结合强度，延长电极的整体服役寿命；

14、本技术方案采用梯度热分解工艺配合四元混合溶剂体系，无需额外增加涂覆次数或大幅提高烧结温度，即可获得组分均匀、结构致密的掺杂氧化物涂层，制备流程短、原料成本低，工艺可控性强，适配大规模工业生产需求。

1.一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中正丁醇、乙二醇、乙酰丙酮与盐酸的体积比为 (34~46):(1~5):(2~6):(1~5)。

3.根据权利要求1所述的钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，其特征在于，所述前驱体涂敷液中乙酰丙酮与总金属离子的摩尔比为1.4:1~2.5:1。

4.根据权利要求1所述的钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层的制备方法，其特征在于，所述铋盐与所述铅盐分别占总金属离子的摩尔量的2%~10%。

5.一种钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层，其特征在于，铅、铋以掺杂态均匀分散于二氧化锡晶格中，无独立的氧化铅、氧化铋物相析出。

6.根据权利要求5所述的钛基底用铅铋掺杂二氧化锡中间层，其特征在于，所述铅铋掺杂二氧化锡中间层用于设置在钛基底与二氧化铅活性层之间。