一种废旧钛阳极板涂层去除及钛基板重涂再生方法与流程

本发明涉及废旧钛阳极板再生，具体涉及一种废旧钛阳极板涂层去除及钛基板重涂再生方法。

背景技术：

1、钛基涂层阳极（简称钛阳极板）是以钛为基板、表面涂覆铱钽或钌系等贵金属氧化物涂层的电极材料，因其优异的电催化活性和耐腐蚀性能，被广泛应用于湿法冶金（如铜、锌、镍、钴电积）、氯碱工业、电镀及电解铜箔生产等领域。在长期恶劣的电化学环境下，阳极涂层会逐渐失活、钝化、腐蚀或剥落，导致槽电压升高、电能消耗显著增加、产品纯度下降。此时，钛阳极板本身往往仍保持完好，具有很高的回收价值。因此，对废旧钛阳极板进行修复再生--即去除旧涂层并在清洁的钛基板上重涂新涂层--具有巨大的经济效益同时能减少环境污染。

2、目前行业内涂层去除方法主要包括机械打磨、化学浸出和熔盐处理几类手段。机械打磨易对钛基板造成划伤、磨损；化学浸出法虽能溶解涂层但往往伴随钛基板腐蚀；熔盐处理依赖危险氢氟酸类药剂。针对上述问题，中国专利文献cn111349961b公开了一种生箔机用废旧钛阳极板的清洗及贵金属去除回收方法，其工艺路线包括蒸馏水冲洗→氧化炉480℃烧结30min→hcl-h2o2溶液40℃浸泡24h→高压水枪冲洗→120℃烘干→在板面涂覆50%koh+30%nacl→入氧化炉430℃保温10min→出炉急投入冷却水槽、重复2-3次热震剥落贵金属涂层→hf+hno3+h2o混合酸清洗残杂得到钛基板。该方法虽可避免喷砂等机械外力损伤，但工艺链条长、能耗高且依赖人工涂覆碱液，涂层去除效率低下且效果不稳定，采用含氢氟酸的强腐蚀性混合酸清洗钛基板，还会对钛基板造成明显腐蚀，难以精准控制钛基板表面形貌，直接影响后续重涂涂层与钛基板的结合力与电化学加速寿命。此外徐海清等在中国表面工程杂志发表的《熔盐法在钛基涂层阳极修复中的应用》文章虽公开了采用熔盐法去除钛阳极板旧涂层的基本构思，即以廉价的强碱性物质和氧化剂为原料，在高温熔融条件下使涂层因钛基板的溶解而脱离钛基板。但该文献仅给出了工艺流程概括性描述（去除涂层→酸蚀活化→重涂），无法解决熔盐残留、工序间协同匹配的实际工程问题。

3、综上所述，现有技术尚无法提供一套既高效又安全的完整方案--既能大幅提高旧涂层的去除洁净度和去除效率，又能最大程度地保护钛基板免受损伤，同时避免高腐蚀性酸液使用，获得理想的再生钛阳极板。

技术实现思路

1、为了解决上述难题，本发明提供一种废旧钛阳极板涂层去除及钛基板重涂再生方法，包括以下步骤：

2、s1.烧结和冲洗：将废旧钛阳极板于450-750℃下烧结0.5-2h，然后进行高压水射流冲洗；

3、s2.熔盐浸泡：将碱性物质与氧化剂按质量比1:1-10:1混合后置于加热内胆中，加热至350-450℃形成熔融盐液，将冲洗后的钛阳极板浸入其中处理10-30min；碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种；氧化剂为硝酸钠、亚硝酸钠或硝酸钾中的至少一种；

4、s3.超声波清洗：将熔盐浸泡后的钛阳极板进行超声波清洗，超声功率为300-1000w，超声时间5-30min；

5、s4.酸蚀活化：将超声波清洗后的钛阳极板置于质量浓度为10-30%的酸液中，于60-95℃下浸泡0.5-2h进行表面蚀刻活化，得到洁净的钛基板；酸液为草酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液中的任意一种；

6、s5.烘干及重涂：将洁净的钛基板漂洗后烘干，然后重新涂覆贵金属涂层，烧结固化得到再生钛阳极板。

7、优选的，步骤s2中碱性物质为氢氧化钾，氧化剂为硝酸钾，两者按照质量比2:1-5:1混合。氢氧化钾提供强碱性环境以侵蚀氧化物涂层晶界，硝酸钾分解可以释放活性氧以氧化分解贵金属氧化物，二者协同既能高效分解钛基板表面的顽固旧涂层，又不会像含氢氟酸体系那样对钛基板造成严重腐蚀，同时避免机械打磨给钛基板带来的损伤，在提高涂层去除效率的同时最大程度保护钛基板表面形貌，为后续重涂提供良好的结合基础。

8、优选的，步骤s2中加热内胆为可拆卸式的。采用可拆卸式加热内胆盛装熔盐，使脱落的贵金属残渣全部截留在内胆内部，便于直接对熔盐废渣开展贵金属分离提纯，大幅简化回收流程并提高回收率；同时熔盐与电阻炉炉体完全隔离，有效防止高温强腐蚀性熔盐飞溅、渗漏对炉体造成损毁，可解决熔盐处理的工程化难题，且熔盐体系可多次反复使用或整体取出冷却储存，显著降低药剂消耗和设备损耗。

9、优选的，可拆卸式加热内胆为316不锈钢材质。选用316不锈钢制作可拆卸加热内胆，利用其优异的耐高温强碱腐蚀性能，确保加热内胆在熔融氢氧化钾/硝酸盐环境中长期稳定工作，有效防止熔盐渗漏腐蚀电阻炉本体，延长加热内胆使用寿命，同时也能防止钛基板被污染，保障钛基板的重涂效果。

10、优选的，步骤s1中高压水射流的水压为5-20mpa。将高压水射流压力控制在5-20mpa范围内，既能有效冲除烧结后疏松的涂层和阳极泥，显著减轻后续熔盐处理负荷，同时避免因水压过高损伤钛基板表面形貌，为后续重涂提供良好基础。

11、优选的，步骤s3中超声波清洗所采用的清洗液为去离子水或乙醇中的至少一种。采用去离子水或乙醇作为超声波清洗介质，去离子水可避免引入外来杂质污染钛基板表面，乙醇则能有效溶解并带走有机类残留物，两者均不会与钛基板发生不良反应，确保熔盐浸泡后的残渣被彻底清除。若熔盐残留未能清除，残留的碱性物质会中和后续酸蚀液，导致酸蚀活化不均匀，同时残留的盐分在高温重涂时可能分解并裹挟于新涂层底部，形成结合薄弱点，进而诱发新涂层出血针孔或鼓包等缺陷。因此，本步骤可解决熔盐残留干扰问题，为后续酸蚀活化提供洁净无污染的钛基板表面。

12、优选的，清洗液温度为60-80℃。适当加热的清洗液能增强超声波清洗效果，促进熔盐残渣溶解和脱落，提高清洗效率，同时避免高温对钛基板造成不利影响，确保钛基板表面洁净无损伤。

13、优选的，清洗液为质量浓度10-90%的乙醇水溶液。将乙醇水溶液质量浓度控制在10-90%范围内，可根据废旧钛阳极板表面污染程度灵活调配，低浓度适用于一般性去污，高浓度可有效去除顽固有机杂质，在确保清洗效果的同时避免过度使用高浓度有机溶剂，既经济又环保。

14、优选的，步骤s5中采用热分解涂覆法重新涂覆贵金属涂层，涂层涂覆完成后经400-500℃烧结固化，即可制得再生钛阳极板。热分解涂覆结合特定烧结温度能使贵金属涂层前驱体在经酸蚀粗化后的钛基板表面均匀分解、牢固附着，形成具有高结合强度和优异电催化活性的涂层结构，有效恢复再生钛阳极板的电化学性能，确保再生钛阳极板的性能和使用寿命。

15、优选的，贵金属涂层为铱钽涂层或二氧化钌涂层。铱钽涂层和二氧化钌涂层具有优异的电催化活性和耐腐蚀性，适用于不同电化学环境。本发明的涂层去除及重涂方法对这两种主流涂层体系均具有普适性，且重涂时可选择与原始涂层相同或不同类型的涂层体系，为废旧钛阳极板的修复再生提供灵活的技术方案。

16、有益效果在于：本技术通过采用烧结→高压水射流冲洗→熔盐浸泡→超声波清洗→酸蚀活化→烘干重涂这种特定顺序工艺链协同配合，可实现旧涂层的高效去除与钛基板保护的双重目标。首先，450-750℃烧结使旧涂层热胀疏松，配合高压水射流冲洗可预先去除大部分疏松涂层与阳极泥，显著降低后续熔盐处理负荷；熔盐浸泡步骤中，采用碱性物质与氧化剂复配的高温熔盐体系，可在不依赖氢氟酸等高腐蚀药剂条件下分解顽固氧化物涂层，最大程度保护钛基板原有形貌，避免机械打磨给钛基板带来的划伤磨损；后续超声波清洗有效清除基板表面熔盐残留，消除熔盐残渣对后续工序的干扰；随后采用常规无机酸进行温和酸蚀活化，在钛基板表面构建适配涂层结合的粗糙界面的同时，通过控制酸蚀条件避免对钛基板的过度腐蚀，有效维持钛基板结构完整性。最后漂洗烘干后重涂贵金属涂层，保障新涂层与钛基板结合牢固。整套工艺步骤环环相扣，可实现旧涂层高效去除的同时，最大程度保护钛基板表面微观形貌，为重新涂覆贵金属涂层提供洁净、粗化适宜且无污染的理想钛基板表面，从而确保再生钛阳极板具有优异的涂层结合强度与电化学使用寿命。同时工艺便于工程化实施，脱落的涂层贵金属组分易于后续回收，既降低原料成本，又能减少危废产生，兼顾经济效益与环保效益。