專利名稱：鋼筋混凝土陰極保護用金屬氧化物陽極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬腐蝕及其防護的陰極保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一 種應(yīng)用于鋼筋混凝土陰極保護的低成本混合鈦基金屬氧化物陽極的 制備方法。
背景技術(shù)：
目前'，關(guān)于混凝土中的防腐陽極種類有多種，在近30年內(nèi)，分 別出現(xiàn)了焦炭一瀝青陽極系統(tǒng)，開槽式陽極系統(tǒng)，導(dǎo)電混凝土聚合物 陽極，導(dǎo)電聚合物柔性陽極，導(dǎo)電聚合物覆層陽極，噴涂金屬層和金 屬氧化物陽極等。但是這些陽極都存在著很大的問題，前幾種在結(jié)構(gòu) 和安裝方面會對混凝土構(gòu)件造成較大的破壞，且性能都不夠理想，不 適合長期使用；金屬氧化物陽極由于性能優(yōu)越，可適應(yīng)混凝土環(huán)境，
不但能在新建構(gòu)件中預(yù)埋，也可在舊混凝土中使用，但是這種陽極價
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鋼筋混凝土在世界各國的基礎(chǔ)設(shè)施中都占有相當(dāng)大的比例,如鋼 筋混凝土碼頭、樁基、橋梁、水工閘門、預(yù)應(yīng)力混凝土管線、高速公 路等。這些設(shè)施的使用狀態(tài)直接關(guān)系到安全生產(chǎn)和國家的投資效益， 因此保證這些設(shè)施處于安全使用狀態(tài)和延長其有效使用壽命是必需 的。目前，采用陰極保護技術(shù)對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護是一個熱門課題。 但是金屬氧化物陽極材料通常采用Ir和Ta等元素，其價格非常昂貴， 同時由于混凝土結(jié)構(gòu)對于輸出電流的要求較小。所以可以通過改變不 同金屬元素的載量，在降低金屬氧化物陽極制造成本的同時，保證材 料性能可滿足混凝土中的使用要求。在混凝土中，由于孔隙較小，當(dāng) 陽極表面通過電流時，析氧反應(yīng)導(dǎo)致電極表面發(fā)生氣泡，氣泡破裂的 沖擊容易導(dǎo)致表面氧化物脫落，所以也需要從工藝進(jìn)行改進(jìn)，增強氧 化物陽極的結(jié)合強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，尋求設(shè)計一種制 備用于鋼筋混凝土陰極保護的金屬氧化物陽極的工藝方法，該方法包 括試樣前處理、除去油層、涂刷燒結(jié)和重復(fù)步驟等。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的工藝步驟或過程方法如下先
選取工業(yè)純鈦為基體，用重量百分比濃度5%沸騰的Na2C03溶液除 油，再用重量百分比濃度10%沸騰的草酸溶液除銹；然后，用四氯化 錫、氯化錳或氯化鎳或氯化釕及鈦酸四丁酯、氯銥酸按常規(guī)方法混合 而制成涂液，用毛刷涂于鈦基體表面；將涂好的基體極片在烘箱中干 燥，使溶劑徐徐揮發(fā)，然后再將基體極片送入氧化爐在設(shè)定溫度下燒 結(jié)，進(jìn)行高溫氧化分解；重復(fù)以上步驟8 15次，最后一次燒結(jié)60 分鐘，制備成鈦基混合金屬氧化物陽極，在混凝土模擬孔隙液中，通 4mA/cm2的強化電解電流，強化電解壽命可達(dá)到200小時以上。
本發(fā)明所說的涂液配制方法為先將500 600mg四氯化錫溶于 30mL異丙醇；再將100 150mg氯化錳溶于30mL異丙醇；取鈦酸 四丁酯異丙醇溶液(0.9mol/L) 2 6mL;取氯銥酸異丙醇溶液 (45mg,'L) 2 4mL;然后將上述四種溶液混合于容量瓶中，再加入 10mL重量百分比濃度為37%的鹽酸溶液，最后用異丙醇定容至100 mL，即制得100ml涂液。
本發(fā)明具體實現(xiàn)氧化物陽極的制備方法
選扠基材輔助陽極基體為工業(yè)級純鈦(TA2),其化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比分別為(°/o): Fe: 0.30; C: 0.10; N: 0.05;H: 0.015;
O: 0.25; Ti等雜質(zhì)元素總量小于0.4;加工成20mmx20mm的基體 試樣片，并在一角鉆O:2.0mm小孔，便于掛式浸涂。
試樣前處理對試樣的前處理分為除油和酸處理兩個步驟，除油 是除去在加工過程中粘附的油污，保證酸處理的質(zhì)量；酸處理是用酸 將基體試樣片表面蝕刻成均勻的麻面，增加涂層與基體的接觸面積， 增強二者之間的結(jié)合力。除油是以重量百分比濃度5%!^2<:03溶液浸 沒試樣片，電爐加熱至沸，用毛刷清洗試樣片表面，至試樣片表面均 勻掛有一層水膜時，除油結(jié)束；酸處理是用自來水洗去試樣片表面殘
存的碳酸氫鈉，然后將試樣片置入重量百分比濃度10%草酸溶液加熱 至沸保持2 3小時以除去氧化膜并粗化鈦基表面；至基體試樣表面 呈現(xiàn)均勻灰色麻面時，取出試樣片用大量自來水沖洗，并用毛刷除去基體表面殘存的草酸鈦及草酸雜質(zhì)；用去離子水沖洗基體樣片表面， 除去殘存的其它雜質(zhì)，放入重量百分比濃度為3%草酸溶液中備用。陽極的涂刷燒結(jié)將涂液均勻涂刷在基體試樣片表面；將涂好的 基體試樣片先在烘箱中50 10(TC條件下干燥，使溶劑徐徐揮發(fā)完；然后將完全干燥的基體試樣片送入氧化爐在設(shè)定溫度下燒結(jié)10 15 分鐘，在350 50(TC條件下進(jìn)行高溫氧化分解；基體試樣片出爐后晾 至室溫，再進(jìn)行第二次涂刷；重復(fù)上述過程8 15次，最后一次燒結(jié) 保持60分鐘。本發(fā)明制得的金屬氧化物陽極，表面光亮，無劃痕。涂層表層用 無色透明膠帶粘結(jié)，膠帶留有黑痕但不明顯，由于涂液濃度的加大在 一定程度降低了表層結(jié)合力；以指甲用力刮擦陽極涂層無脫落，表明 涂層結(jié)合牢固；在22uA/ci^下的直流電流極化條件下，電極的電位 偏移5;2CmV;在混凝土環(huán)境中，電解產(chǎn)生的氣泡沖擊對陽極表面的破 壞也較小。在110mA/n^的電流下強制電解，電解壽命不低于200h。
具體實施例方式本發(fā)明的實施可按照下列步驟進(jìn)行 (1)試樣前處理選取基體為工業(yè)純鈦，牌號TA2，分為除油和 酸處理兩個過程步驟，以5%沸騰的Na2C03溶液除油，之后以10% 沸騰的草酸溶液除銹2 3小時。(2)涂刷燒結(jié):將制備的涂液用毛刷 涂于鈦基體表面；將涂好的極片先在烘箱中50 10(TC干燥，使溶劑 徐徐揮發(fā)，然后將極片送入氧化爐在設(shè)定溫度下(350 55(TC)燒結(jié) 10 15分鐘，進(jìn)行高溫氧化分解；(3)重復(fù)以上歩驟8 15次，最 后一次燒結(jié)60分鐘。通過該方法制備的鈦基混合金屬氧化物陽極， 在混凝土模擬孔隙液中，通4mA/cm2的強化電解電流，強化電解壽 命可達(dá)到200小時以上。本發(fā)明實施時，其涂液配制方法為將550mg四氯化錫溶于30mL
異丙醇；將130mg氯化錳溶于30mL異丙醇；取濃度為0.9mol/L的 鈦酸四丁酯異丙醇溶液5mL;取濃度為45mg/L的氯銥酸異丙醇溶液 3mL;然后將上述四種溶液混合于容量瓶中，再加入10mL重量百分 比濃度為37%的鹽酸溶液，最后加入異丙醇定容至100mL，即制得 lOOml涂液備用。 實施例1:選取基體為工業(yè)純鈦，牌號TA2，分別進(jìn)行除油和酸處理兩步驟， 先以5%沸騰的Na2C03溶液除油后以10%沸騰的草酸溶液除銹2小 時；將制備的涂液用毛刷涂于鈦基體表面，并在烘箱中保溫60 80°C 干燥，使溶劑徐徐揮發(fā)，然后將基體極片送入氧化爐在設(shè)定的400~ 45(TC溫度下燒結(jié)15分鐘，進(jìn)行高溫氧化分解；重復(fù)以上步驟10次， 最后一次燒結(jié)60分鐘。該實施例制備的鈦基混合金屬氧化物陽極， 在混凝土模擬孔隙液中，通4mA/cm2的強化電解電流，強化電解壽 命可達(dá)到200小時以上，貴金屬載量為5g/m2，涂刷后陽極表面存在 著較為均勻的裂紋，裂紋可增加陽極的有效面積；陽極外加電流強化 電解后，表面發(fā)生脫落、溶解和腐蝕產(chǎn)物沉積等現(xiàn)象。實施例2:選取基體為工業(yè)純鈦，牌號TA2,分別進(jìn)行除油和酸處理，先以 5%沸騰的Na2C03溶液除油，再以10%沸騰的草酸溶液除銹3小時； 將制備的涂液用毛刷涂于鈦基體表面后在烘箱中保溫70 9(TC干燥， 使溶劑徐徐揮發(fā)，然后將基體極片送入氧化爐在設(shè)定450 550'C溫度 下燒結(jié)10分鐘，進(jìn)行高溫氧化分解；重復(fù)以上步驟12次，最后一次 燒結(jié)60分鐘；該實施例制備的鈦基混合金屬氧化物陽極，在混凝土 模擬孔隙液中，通4mA/cm2的強化電解電流，強化電解壽命也可達(dá) 到200小時以上；貴金屬載量為9g/m2，涂刷后陽極表面存在著較為 均勻的裂紋，裂紋可增加陽極的有效面積；陽極外加電流強化電解后， 表面發(fā)生脫落、溶解和腐蝕產(chǎn)物沉積等現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1. 一種鋼筋混凝土陰極保護用金屬氧化物陽極的制備方法，其特征在于先選取工業(yè)純鈦為基體，用重量百分比濃度5。/。沸騰的Na2C03 溶液除油，再用重量百分比濃度10%沸騰的草酸溶液除銹；然后，用 四氯化錫、氯化錳或氯化鎳或氯化釕及鈦酸四丁酯、氯銥酸混合而制 成涂液，用毛刷涂于鈦基體表面；將涂好的基體極片在烘箱干燥，使 溶劑揮發(fā)，然后再將基體極片送入氧化爐在設(shè)定溫度下燒結(jié)，進(jìn)行高 溫氧化分解；重復(fù)以上步驟8 15次，最后一次燒結(jié)60分鐘。
2. 枝據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土陰極保護用金屬氧化物陽 極的制備方法，其特征在于涂液配制方法為先將500~600mg四氯 化錫溶于30mL異丙醇；再將100 150mg氯化錳溶于30mL異丙醇； 取鈦酸四丁酯異丙醇溶液2 6mL;取氯銥酸異丙醇溶液2 4mL; 然后將二述四種溶液混合于容量瓶中，再加入lOmL鹽酸溶液，最后 用異丙醇定容制得100ml涂液。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬腐蝕及其防護的陰極保護技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼筋混凝土陰極保護的低成本混合鈦基金屬氧化物陽極的制備方法，先選取工業(yè)純鈦為基體，用沸騰的Na₂CO₃溶液除油，再用沸騰的草酸溶液除銹；然后用四氯化錫、氯化錳或氯化鎳或氯化釕及鈦酸四丁酯、氯銥酸按常規(guī)方法混合而制成涂液，用毛刷涂于鈦基體表面；將涂好的基體極片在烘箱干燥，使溶劑揮發(fā)，再將基體極片送入氧化爐在設(shè)定溫度下燒結(jié)，進(jìn)行高溫氧化分解；重復(fù)以上步驟8～15次，最后一次燒結(jié)60分鐘。本發(fā)明制備方法原理可靠，工藝簡單，其產(chǎn)品表面光亮，無劃痕，電解壽命長。
文檔編號C23F13/14GK101122028SQ200710016440
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者吳建華, 黃國勝 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所