Способ изготовления катода для электролиза водных растворов

 

Изобретение относится к области прикладной электрохимии, а именно к способам изготовления катодов для получения водорода и гальванопластических копий, и позволяет повысить сро- ,ки службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стойкости и снижен я перенапряжения выделения водорода. Способ изготовления катода включает нанесение на электродную основу хромового покрытия и имплантацию ионов в поверхность хромового покрытия. Новым в способе является создание катодно-активного коррозионностойкого слоя на поверхности хромового покрытия путем имплантации ионов Р энергией 300- 400 кэВ с интегральным потоком

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5ц 4 С 2$ В l l /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

r10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ тККТ ССО (21) 4284047/23-26 (22) 13.07.87 (46) 1$.02.89. Бюп. Р 6 (72) С.Л.Бугров, А.И.Фролов, Б.В.Козейкин и Е.11.Каленихина (53) 621.3.035,2 (088.8) (56) Zhou Peide, Lin Xianghuai.

Влияние бомбардировки ионами N на коррозию железа в водных средах.

"Nuch. Instrum. and Meth. Phys. Res".

1985, В7-88, Part 1, Jon, Beam ИойИ .

Mater. Proc. 4 Int. Conf. Inhaca, N.V July, 16-20, 1984, 195-199. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДА ДЛЯ

ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к области прикладной электрохимии„ а именно к

Изобретение относится к прикладной электрохимии, а именно к способам изготовления катодов для получения водорода и гальванопластических копий.

Цель изобретения — увеличение срока службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стойкости и снижения перенапряжения выделения водорода, Пример. На электродную основу с глянцевой поверхностью наращивают гальванически хром из сульфатного электролита состава CrO

250 г/л, Н SO 2-3 г/л при Т = 320325 С и плотности тока 20-25 А/м

Далее хрбмированные образцы подвергают ионной имплантации ионами P энергией 400 кэВ и интегральным пото„.Я0„„1458447 А1 способам изготовления катодов для получения водорода и гальванопластических копий, и позволяет повысить сроки службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стой.кости и снижения перенапряжения выделения водорода, Способ изготовления катода включает нанесение на электродную основу хромового покрытия и нмплантацию ионов в поверхность хромового покрытия. Новым в способе является создание катодно-активного коррозионностойкого слоя на поверхности хромового покрытия путем имплантации ионов P энергией 300400 кэВ с интегральным потоком (3-4)xlО см . l ил., l табл.

2 ком 3 10® см на ионно-лучевой установке "Везувий-2".

Электролитическую активность полученных катодов исследуют методом снятия поляризационных кривых для процесса выделения водорода в 1 н. водном растворе серной кислоты при

298 К после 10 ч катодной поляризации электродов.

Результаты исследовании сведены

-в -таблицу (перенапряжение выделения водорода н 1 н. Н БОб, измеренное относительно нормального водородного электрода).

Максимально достигнутый эффект соответствует интервалу доз (3-4) 1б -2

1О см и энергией 300-400 кэВ.

1458447

Аналогичные результаты были полу-. чены при использонании напыленных слоев хрома.

Режим облучения

Перенапряжение выделения H npu плотности ToKB mV y

А/м . 1О

-2

Энергия, Доза,см кэВ

100 1000

150 3,0 10

330

395 15

300 3,0.-10

300

363

440

290

400 3,0 10

300 l 8 10

300 5,0 1О

300 4,0 10

360

385

363

300

Поверхность хрома, модифицированная ионами фосфора, приобретает ката литические свойства по отношению к ЗО реакции вьделения водорода. С увеличением энергии внедряемых ионов перенапряжение вьделения водорода уменьшается по экспоненциальной за< висимости и при энергии 350 кэВ и вы- З ше расчетные значения коэффициентов а и Ь уравнения Тафепя g< = а +

+ Ь 1ni после 10-часовой работы глянценых электродов из напыленного на поликоровую подложку хрома толщи- 4О ной 0,2 мкм в 1 и. растворе серной ,о кислоты при 25 С равны соответственно04и006В.

Аналогичным образом влияет доза 46 внедряемых ионов, воздействие ионами дозой свыше 4 10 " см уже не снижает перенапряжения вьделения водорода.

При воздействии ионами P энергией

-к менее 300 кэВ и дозой менее 3 10 см gp наблюдают повышение перенапряжения выделения водорода.

На чертеже представлен график анодных потенциодинамических (0,5 мВ/с) кривых в 1 н. растворе

Н БО . при 25 С, который наглядно характеризует новое качество электродов, изготовленных по предлагаемому способу в сравнении с известными.

Кривая 1 характеризует анодное травление необлученного хрома с характерной для него областью активнопассивного перехода. После катодной поляризации хром активируется и травится при f„ = -490 мВ (H.В.Э.).

Кривая 2 характеризует увеличение перенапряжения вьделения водорода на хроме, облученном ионами N энергией !

50 кэВ и интегральным потоком 5

<6 2

<10 ион/см в начальное время работы электрода согласно известному способу. После 30 мин катодной поляризации данного электрода поянляется участок активно-пассивного перехода (кривая 3). По величине максимума тока пассивации видно, что скорость анодного травления уменьшается более чем на 2 порядка, С появлением области активно-пассивного перехода данный электрод подвержен катодной активации и после снятия поляризации травится при fq = -390 мВ. Подобное поведение облученного ионами азота хрома по сравнению с необлученными образцами можно объяснить наличием на нем диэлектрической пленки ионномодифицированного окисла, которая обеспечивает значительное (200 mV) увеличение перенапряжения выделения водорода и снижение на-2-3 порядка тока анодного растворения, однако не обеспечивает пассивационную стойкость электрода. Кривая 4 отражает выделение водорода на хроме, облученном ионами фосфора P с энергией 300 кэВ и дозой

16 2

3 ° 1 О см по сле 1 О ч катодной поляризации.

Характерным для облученного ионами фосфора P+ хрома (кривая 4).является полное отсутствие области активно-пассивного перехода и в то же время низкое перенапряжение выделения водорода, что обеспечивает хрому коррозионную стойкость и самопассивацию в кислых растворах. Это связано с ионно-стимулированным формированием на поверхности хрома фосфидов, обладающих каталитической активностью по отношению к реакции вьделения водорода, либо со значительным увеличением электропроводности окисла

Сг, 0, Имек<щегося всегда на поверхности хрома за счет внедренной н не-. го донорной примеси фосфора.

Повышение коррозионной и пассивационной стойкости хрома, облученного

5 !458447 6 ионами Р, увеличивает срок службы чающий нанесение на электропроводную катодов, в результате чего возраста- основу хромового покрытия и формироет количество гальванопластический ванне íà его поверхности коррозийнокопий, полученных с одной формы. стойкого слоя имплантацией ионов, При использовании данного катода отличающийся тем,.что, с

5 в электролизе водных растворов для целью увеличения срока службы катода получения водорода за счет снижения sa счет увеличения коррозионной и перенапряжения выделения водорода . пассивационной стойкости;и снижение снижаются затраты электроэнергии на 10 перенапряжения выделения водорода, единицу объема получаемого продукта формирование слоя ведут имплантацией ф о р м у л а и з î 6 p e т e H H R ионов фосфора энергией 300-400 кэВ

46 -й

Способ изготовления катода для с интегральным потоком (3-4) I О см электролиза водных растворов, вклю(,% ч

Ъ (/мау)

3

Составитель Т,Барабаш

Редактор И.Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Заказ 333/32 Тираж 605 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4