鈦管陽極的制備工藝是確保其性能（如涂層附著力、電催化活性、耐腐蝕性等）的關鍵，主要包括鈦管基體預處理、涂層制備、燒結固化等核心步驟，不同工藝細節會根據涂層材料和應用場景略有差異。以下是詳細的制備工藝介紹：

一、鈦管基體的預處理

鈦管作為陽極的基體，其表面狀態直接影響涂層的附著力和整體性能，預處理的核心是去除表面雜質、形成均勻的粗糙結構，為涂層附著提供良好基底。主要步驟包括：

1. 機械處理

1. 先用砂紙（如 80-200 目）對鈦管表面進行打磨，去除氧化皮、油污和機械加工痕跡，使表面初步粗糙化。

2. 對于精度要求較高的場景，可采用噴砂處理（如用氧化鋁砂），進一步增強表面粗糙度，擴大比表面積，提升涂層與基體的結合力。

2. 化學清洗

1. 除油：用有機溶劑（如乙醇、丙酮）或堿性溶液（如氫氧化鈉溶液）浸泡鈦管，去除表面油污，避免油污影響涂層附著。

2. 酸洗：將鈦管浸入混合酸溶液（常用氫氟酸與硝酸的混合液，比例約 1:3-1:5）中，去除表面氧化膜和殘留雜質，同時形成均勻的微觀多孔結構。酸洗后需用去離子水徹底沖洗，避免酸液殘留腐蝕基體。

3. 烘干處理

1. 清洗后的鈦管在 60-100℃下烘干，去除表面水分，防止后續涂層制備時出現氣泡或針孔。

二、活性涂層的制備

鈦管陽極的核心是表面的金屬氧化物涂層（如釕、銥、鉑、錫等氧化物），涂層的成分和配比根據應用場景設計（如氯堿工業常用釕鈦涂層，電鍍常用釕銥涂層）。制備方法主要有：

1. 涂層液配制

1. 將活性金屬的可溶性鹽（如三氯化釕、氯銥酸、四氯化錫等）按設計比例溶解在有機溶劑（如正丁醇、異丙醇）或無機溶劑（如鹽酸）中，形成均勻的涂層液。

2. 部分工藝會添加粘合劑（如鈦酸四丁酯）或摻雜劑（如二氧化鈦），以增強涂層的穩定性和導電性。

2. 涂覆工藝

1. 刷涂或噴涂：用毛刷或噴槍將涂層液均勻涂覆在預處理后的鈦管表面，控制涂層厚度（單次涂覆厚度通常為幾微米），避免流掛或堆積。

2. 浸漬法：將鈦管浸入涂層液中，通過控制提拉速度和停留時間，形成均勻涂層，適用于形狀復雜的鈦管。

3. 涂覆后需在室溫下晾干，使溶劑揮發，避免后續燒結時因溶劑快速蒸發導致涂層開裂。

三、燒結固化

燒結是將涂層液中的金屬鹽轉化為氧化物，并與鈦基體形成牢固結合的關鍵步驟，直接影響涂層的結晶度、導電性和耐腐蝕性。具體過程：

1. 升溫與保溫

1. 將涂覆后的鈦管放入馬弗爐中，緩慢升溫（升溫速率通常為 5-10℃/min），避免因溫度驟升導致涂層開裂。

2. 根據涂層成分控制燒結溫度（一般為 400-600℃）：例如，釕鈦涂層常用 450-500℃，銥錫涂層常用 500-550℃。保溫時間通常為 10-30 分鐘，使金屬鹽充分分解為氧化物（如三氯化釕分解為二氧化釕），并與鈦基體發生界面反應（形成鈦的氧化物過渡層）。

2. 多次涂覆與燒結

1. 單次涂覆和燒結無法達到所需涂層厚度（通常總厚度為 10-50 微米），因此需重復 “涂覆 - 晾干 - 燒結” 過程（一般 5-15 次），逐步疊加涂層，確保厚度均勻且無缺陷。

3. 冷卻處理

1. 燒結完成后，隨爐緩慢冷卻至室溫，避免快速冷卻導致涂層與基體因熱膨脹系數差異產生應力，影響附著力。

四、后處理與性能檢測

1. 后處理

1. 部分工藝會對燒結后的鈦管陽極進行表面修整（如輕微打磨去除表面毛刺），或進行電化學活化（如在特定電解液中通電處理，提升催化活性）。

2. 性能檢測

1. 附著力測試：通過劃格法或剝離試驗，檢測涂層是否脫落。

2. 電化學性能測試：在模擬工況的電解液中，測試極化曲線、槽電壓、電流效率等，評估電催化活性。

3. 耐腐蝕性測試：通過加速腐蝕試驗（如在高濃度氯離子溶液中通電），驗證涂層的使用壽命。

工藝特點與影響因素

· 核心要求：涂層均勻性、與基體的結合力、氧化物的結晶度是關鍵，需嚴格控制涂層液濃度、涂覆厚度、燒結溫度和時間。

· 工藝差異：針對不同應用（如氯堿、電鍍、水處理），涂層成分（如釕 / 銥比例）和燒結參數會調整，例如高電流密度場景需提高涂層中貴金屬比例以增強穩定性。