Спосіб виготовлення анода

Изобретение относится к производству электродов для электрохимических процессов, в частности для электрохимической очистки воды от минеральных, органических и бактериальных загрязнителей. Известен способ изготовления электрода, при котором на основу из вентильного металла или графита предварительно наносят промежуточный слой из платины путем напыления ее в атмосфере аргона при давлении 1 × 10-3 - 5 × 10-3мм рт.ст. толщиной 0,5 - 1,0мкм, после чего наносят активное покрытие путем напыления платины в атмосфере аргона, содержащей 30 - 70% кислорода при давлении 1 × 10-2 - 5 × 10-2мм рт.ст. толщиной 1 - 4мкм (Авт. св. СССР №1727408, кл. C25B11/00, 1990). Этот способ не исключает использование благородных металлов и дорогостоящих газов аргона и водорода. Известен способ изготовления анода, при котором на основе из пассивирующего металла формируют подложку из слоя графита толщиной 10 - 100мкм, из силициро-ванного слоя толщиной 20 - 60мкм, и графитированного слоя толщиной 15 80мкм с последующим термическим, многократным нанесением на подложку активного покрытия из диоксида марганца (Авт. св. СССР №1675390, кл. C25B11/04, 1989 - прототип). Аноды, изготовленные этим способом не содержат благородных металлов, однако их электролитическая активность значительно ниже известных, а сам процесс изготовления осуществляется с большими затратами энергии и не технологичен при массовом производстве. В основу изобретения поставлена задача в способе изготовления анодов, заменив компоненты подложки и процесс ее формирования, а также режим термообработки активного покрытия, обеспечить высокую электрохимическую активность анода при увеличенном ресурсе его работы без применения дорогостоящих дефицитных компонентов, снизить электротехнические, затраты и повысить уровень технологичности процесса. Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления анода путем формирования на основе из пассивирующи х металлов многослойной подложки с последующим многослойным нанесением на нее, с использованием термообработки активного покрытия из марганецсодержащих материалов, согласно изобретению, подложку формируют путем многократного нанесения на основу порошкообразного рутилового концентрата с зернистостью от 20 до 100мкм, причем сначала напыляют слой порошка с минимальной зернистостью, а затем для каждого последующего слоя последовательно используют порошок с большей зернистостью по сравнению с предыдущим слоем, а термообработку последнего нанесенного слоя активного покрытия ведут в течение 1 - 4 часов при температуре 300 - 350°C. При формировании этим способом подложки, она представляет собой композиционное многослойное покрытие из порошка рутилового концентрата с различной зернистостью, нанесенного методом плазменно-дугового напыления. При этом первый подслой формируется из частиц минимальной зернистости (20 - 40мкм), что обеспечивает максимальные показатели адгезионной прочности сцепления при максимальном показателе плотности в зоне контакта с основой. Каждый последующий подслой промежуточного слоя формируется из частиц большей зернистости (до 100мкм), что в свою очередь обеспечивает, при сохранении высокого показателя когезионной прочности, максимальную развитость (шероховатость наружной поверхности промежуточного слоя). При этом общая толщина промежуточного слоя находится в пределах 30 70мкм, что исключает возникновение внутренних напряжений, влияющих на физико-механические показатели промежуточного слоя. Формирование активного покрытия из оксида марганца (IV), термическим разложением азотнокислого марганца в течение 1 - 4 часа при t°C = 300 - 350°C, обеспечивает сохранение развитой поверхности промежуточного слоя, что определяет высокую электрохимическую активность и повышение ресурса работы электрода. Прочность сцепления активного покрытия с подложкой достигается за счет проникновения раствора азотнокислого марганца в открытые поры наружного, менее плотного, подслоя подложки. Поставленная задача решается еще и тем, что формирование подложки осуществляется методом воздушно-плазменного напыления, что исключает применение дорогостоящих плазмообразующи х газов -аргона, водорода и значительно снижает энергозатраты. Способ осуществляется следующим образом. На подготовленную поверхность титановой пластины наносят порошок рутилового концентрата (ГОСТ 22938 - 78), например, газотермическим напылением с зернистостью частиц 20 - 100мкм. Сформированное покрытие состоит из нескольких слоев, при этом каждый из них отличается от предыдущего большей зернистостью используемого порошка. Шероховатость наружного подслоя сформированного покрытия определяется и соизмерима с зернистостью используемого порошкового материала и достигает Rz90. На сформированную таким образом подложку, толщиной 30 - 70мкм окунанием или кистью наносят раствор азотнокислого марганца и подвергают термической обработке при температуре 210 - 220°C в течение 10 - 25мин, дают пластине остыть. Операции нанесения раствора и термообработки повторяют до тех пор пока толщина активного покрытия не достигнет толщины 30 - 70мкм. После этого проводят окончательную термообработку в течение 1 - 4 часа при температуре 300 - 350°C. При нанесении плазменно-дуговым напылением порошка рутилового концентрата с зернистостью частиц меньше 20мкм процесс напыления становится нестабильным, а промежуточный слой не достигает необходимой прочности сцепления с основой. При использовании порошка с зернистостью частиц более 100мкм напыленный слой становится рыхлым, имеет низкие показатели когезии. При толщине слоя меньше 20мкм не получается развитой наружной поверхности. При толщине слоя больше 70мкм увеличивается вероятность появления внутренних напряжений и микротрещин, не обоснованы энергетические и материальные затраты. Толщина активного покрытия меньше 30мкм недостаточна для обеспечения высоких показателей срока службы анода, а формирование толщины больше 70мкм влечет за собой значительные материальные и энергетические затраты при незначительном увеличении положительного эффекта. При температуре термообработки ниже 210°C и времени меньше чем 10 минут срок службы электрода снижался, если температура термообработки была выше 250°C или время термообработки больше 25 минут наблюдалось уменьшение пропитываемости слоя раствором азотнокислого марганца, что увеличило количество операций необходимых для достижения требуемой толщины. Окончательная термообработка проводилась с целью повышения когезии активного слоя. При температуре ниже 300°C наблюдается образование рыхлого, легко истирающего покрытия, при температуре больше 350°C наблюдается растрескивание и отслаивание подложки от основы и разрушение активного покрытия.