耐用电解电极及其制造方法与流程

1.本发明涉及电解电极技术领域，尤其涉及耐用电解电极及其制造方法。


背景技术：

2.电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质(电解液)，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程，电解是利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程，通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原作用，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化作用，生成新物质，电流通过物质而引起化学变化的过程，化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程，电解过程是在电解池中进行的，电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的阴、阳两个电极构成。
3.电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端，输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极，电极有各种类型，如阴极、阳极、焊接电极、电炉电极等，在电池中电极一般指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置。电极有正负之分，一般正极为阴极，获得电子，发生还原反应，负极则为阳极，失去电子发生氧化反应，电极可以是金属或非金属，只要能够与电解质溶液交换电子，即成为电极，而电极在电解液中运作时，会因为电解液而产生侧面氧化消耗，而现有电极的消耗程度较大不利于电极的长时间使用，而为解决以上的技术性问题，现提出耐用电解电极及其制造方法。


技术实现要素：

4.(一)发明目的
5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出耐用电解电极及其制造方法，与现有技术相比，本发明中采用来源范围较广、成本较低的铈钨电极进行多层烧焊结合，以及柔性电极表层焊连的方式，实现电极耐腐蚀，并且采用fecl3与hcl的混合溶液腐蚀铜层，将cu原子氧化成cu2 ，fe3 还原成fe2 之后被空气氧化形成fe3 ，实现电极能够被重复运用，且电极具有弹性的同时兼具抗压性，同时本发明中的化学成分稳定，研发制备成本低，安全性高，实验效率高，能够为电解电极相关领域提供质量稳定良好的电极，具有较高的商用价值。
6.(二)技术方案
7.本发明提供了耐用电解电极，包括铈钨电极、氧化金属层、锡层和覆铜板pi层，所述铈钨电极的外圈四周烧焊有氧化金属层，氧化金属层的外圈四周烧焊有锡层，锡层的外圈四周设置有覆铜板pi层，覆铜板pi层的外圈四周烧焊有焊层。
8.本发明提供了耐用电解电极的制造方法，其包含具体的如下过程：选取铈钨电极对其表面进行清洗、干燥后放入烧焊模具，将原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁进行研磨呈粉
末状，将呈粉末状的原料与锡粉充分搅拌后熔融呈流体状，并浇筑到烧焊模具中，冷却，将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，并放置于真空箱中，抽取pi层与玻璃片表面交界处夹杂的残留气体，清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤，并置于紫外光环境曝光，采用混合溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，升温溶解低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，得到耐用电解电极。
9.具体的，上述特定的原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁之间的比例为1：1.05：1.4。
10.作为本发明一种优选的方案，所述步骤一中的清洗采用电极浸入0.1mol/l稀盐酸中30分钟的方式，随后用纯水清洗,再浸入浸泡液中浸泡6小时。
11.作为本发明一种优选的方案，所述步骤四中真空箱放置时间为30min～40min。
12.作为本发明一种优选的方案，所述步骤五中对铜层表面清洗的物质为0.1m/l的盐酸溶液，且烘烤时间为2min～3min，烘烤温度为100℃～110℃。
13.作为本发明一种优选的方案，所述步骤五中紫外光环境的波长为365nm，且曝光时间为2min。
14.作为本发明一种优选的方案，所述步骤六中的混合溶液为fecl3与hcl等比例调和的弱酸溶液。
15.具体的，采用fecl3与hcl的混合溶液腐蚀铜层，利用氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，将光刻胶图形转移至铜层，fe3 具有强氧化性，可将cu原子氧化成cu2 ，同时fe3 被还原成fe2 ，由于fe2 会再次被空气中的氧气所氧化，重新反应生成fe3 ，因此，此腐蚀铜的溶液可被重复运用。
16.作为本发明一种优选的方案，所述步骤七中在焊连的过程中在焊料表面添加0.1m/l hcl溶液用于保护液态焊料不被氧化。
17.具体的，在焊料表面添加0.1m/l hcl溶液用于保护液态焊料不被氧化，然后将cu金属层接触熔融状态下的低温焊，可将焊料提取至cu层表面，而无cu金属处表面则无焊料吸附，可用pet材料替代覆铜板制备柔性电极。
18.作为本发明一种优选的方案，所述步骤七中的互连焊料选用熔点为47℃的低温焊料。
19.具体的，互连材料温度特性为保护转印制作过程中材料和器件不因温度过高变形或受损。
20.作为本发明一种优选的方案，还包括有耐用电解电极，有如下的组成：包括有铈钨电极，其中铈钨电极的外圈四周烧焊有氧化金属层，氧化金属层的外圈四周烧焊有锡层，锡层的外圈四周设置有覆铜板pi层，覆铜板pi层的外圈四周烧焊有焊层。
21.在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
22.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
23.本发明中采用来源范围较广、成本较低的铈钨电极进行多层烧焊结合，以及柔性电极表层焊连的方式，实现电极耐腐蚀，并且采用fecl3与hcl的混合溶液腐蚀铜层，将cu原子氧化成cu2 ，fe3 还原成fe2 之后被空气氧化形成fe3 ，实现电极能够被重复运用，且电极具有弹性的同时兼具抗压性，同时本发明中的化学成分稳定，研发制备成本低，安全性高，实验效率高，能够为电解电极相关领域提供质量稳定良好的电极，具有较高的商用价
值。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明提出的耐用电解电极试验导电性示意图；
26.图2为本发明提出的耐用电解电极结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、铈钨电极；2、氧化金属层；3、锡层；4、覆铜板pi层；5、焊层。
具体实施方式
29.为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。
30.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。
31.制作例一：
32.耐用电解电极制造方法，采用选取铈钨电极并将其浸入0.1mol/l的稀盐酸中30min～40min，随后用纯水清洗,再浸入ph4缓冲溶液中浸泡6～7小时，之后再对电极表面进行去离子水清洗，再烘枪30℃～45℃下干燥，后放入烧焊模具，同时将比例为1：1.05：1.4的原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁进行500目～600目研磨呈粉末状，将呈粉末状的原料与锡粉比例为1：1.5的情况放入搅拌机(转速500r\min～600r\min)充分搅拌后放入熔炉中，再熔炉1200℃～1500℃下熔融呈流体状，再原料降温至500℃～600℃时浇筑到烧焊模具中与铈钨电极包裹，再自然冷却至室温；
33.将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，并放置于真空箱中，抽取单侧覆铜板pi层与玻璃片表面交界处夹杂的残留气体后，利用0.1m/l的盐酸溶液清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤2min～3min后，并置于波长为365nm紫外光环境下曝光，采用fecl3与hcl等比例调和的混合弱酸溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，再用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，同时将低温互连焊料升温溶解，利用低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，得到耐用电解电极样本1。
34.制作例二：在制作例一的基础上，原料配比与制作例一一致，区别在于操作中部分试剂的改变；
35.耐用电解电极制造方法，采用选取铈钨电极并将其浸入0.1mol/l的稀硫酸中30min～40min，随后用纯水清洗,再浸入蒸馏水中浸泡6～7小时，之后再对电极表面进行稀盐酸清洗，再室温下干燥，之后放入烧焊模具，同时将比例为1：1：1的原料氧化铬、二氧化
钛、氧化镁进行500目～600目研磨呈粉末状，将呈粉末状的原料与锡粉比例为1：2的情况放入搅拌机(转速500r\min～600r\min)充分搅拌后放入熔炉中，再熔炉1200℃～1500℃下熔融呈流体状，在原料降温至500℃～600℃时浇筑到烧焊模具中与铈钨电极包裹，再自然冷却至室温；
36.将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，利用0.1m/l的盐酸溶液清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤2min～3min后，并置于波长为365nm紫外光环境下曝光，采用fecl3与hcl等比例调和的混合弱酸溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，再用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，同时将低温互连焊料升温溶解，利用低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，得到耐用电解电极样本2。
37.制作例三，在制作例二的基础上，原料配比与制作例一一致，区别在于操作中部分步骤顺序的改变：
38.耐用电解电极制造方法，采用选取铈钨电极用纯水清洗,再浸入ph4缓冲溶液中浸泡6～7小时，之后再对电极表面进行去离子水清洗、干燥，将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，并放置于真空箱中，抽取单侧覆铜板pi层与玻璃片表面交界处夹杂的残留气体后，利用0.1m/l的盐酸溶液清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤2min～3min后，并置于波长为365nm紫外光环境下曝光，采用fecl3与hcl等比例调和的混合弱酸溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，再用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，同时将低温互连焊料升温溶解，利用低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，同时将比例为1：1.05：1.4的原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁进行500目～600目研磨呈粉末状，将呈粉末状的原料与锡粉比例为1：1.5的情况放入搅拌机(转速500r\min～600r\min)充分搅拌后放入熔炉中，再熔炉1200℃～1500℃下熔融呈流体状，再原料降温至500℃～600℃时浇筑到烧焊模具中与铈钨电极和基底电极包裹，再自然冷却至室温，得到耐用电解电极样本3。
39.制作例四，在制作例三的基础上，原料配比与制作例一一致，区别在于操作中部分步骤顺序的改变：
40.耐用电解电极制造方法，采用选取铈钨电极并将其浸入0.1mol/l的稀盐酸中30min～40min，随后用纯水清洗,再浸入ph4缓冲溶液中浸泡6～7小时，之后再对电极表面进行去离子水清洗，再烘枪30℃～45℃下干燥，将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，并放置于真空箱中，抽取单侧覆铜板pi层与玻璃片表面交界处夹杂的残留气体后，利用0.1m/l的盐酸溶液清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤2min～3min后，并置于波长为365nm紫外光环境下曝光，采用fecl3与hcl等比例调和的混合弱酸溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属，再用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，同时将低温互连焊料升温溶解，利用低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，放入烧焊模具，同时将比例为1：1.05：1.4的原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁进行500目～600目研磨呈粉末状，将呈粉末状的原料与锡粉比例为1：1.5的情况放入搅拌机(转速500r\min～600r\min)充分搅拌后放入熔炉中，再熔炉1200℃～1500℃下熔融呈流体状，再原料降温至500℃～600℃时浇筑到烧焊模具中与铈钨电极和基底电极包裹，再自然冷却至室温，得到耐用电解电极样本4。
41.具体的，在结合以上四个制作例中提供的事件，对各个制作例中提供的耐用电解电极样本同样进行电解液腐蚀试验(见图1)。
42.其中图1中显示，制作例一和制作例四中的电解电极样本在电解液中的侧面氧化消耗要低于制作例二和制作例三中的电解电极样本消耗，进而得到在采用fecl3与hcl的混合溶液腐蚀铜层后，cu原子氧化成cu2 ，fe3 还原成fe2 之后被空气氧化形成fe3 ，实现电极能够被重复运用且电极具有弹性的同时兼具抗压性的效果在制作例1和制作例四中更加的明显。
43.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.本说明书的描述中，需要理解的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
45.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

技术特征：
1.耐用电解电极，包括铈钨电极(1)、氧化金属层(2)、锡层(3)和覆铜板pi层(4)，其特征在于：所述铈钨电极(1)的外圈四周烧焊有氧化金属层(2)，氧化金属层(2)的外圈四周烧焊有锡层(3)，锡层(3)的外圈四周设置有覆铜板pi层(4)，覆铜板pi层(4)的外圈四周烧焊有焊层(5)。2.根据权利要求1所述的耐用电解电极其还包括耐用电解电极的制备方法，具有如下的步骤：步骤一：选取铈钨电极对其表面进行清洗、干燥后放入烧焊模具；步骤二：将原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁进行研磨呈粉末状；步骤三：将呈粉末状的原料与锡粉充分搅拌后熔融呈流体状，并浇筑到烧焊模具中，冷却；步骤四：将单侧覆铜板pi层粘附于玻璃片表面，并放置于真空箱中，抽取pi层与玻璃片表面交界处夹杂的残留气体；步骤五：清洗铜层表面，在其表面旋涂光刻胶后烘烤，并置于紫外光环境曝光；步骤六：采用混合溶液腐蚀铜层，进行氧化还原反应去除未被光刻胶图层保护的铜金属；步骤七：用去离子水清洗基底电极表面，利用丙酮溶液去除铜层表面光刻胶图形，升温溶解低温互连焊料将得到的基底电极与铈钨电极焊连，得到耐用电解电极。3.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤一中的清洗采用电极浸入0.1mol/l稀盐酸中30分钟的方式，随后用纯水清洗,再浸入浸泡液中浸泡6小时。4.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤四中真空箱放置时间为30min～40min。5.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤五中对铜层表面清洗的物质为0.1m/l的盐酸溶液，且烘烤时间为2min～3min，烘烤温度为100℃～110℃。6.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤五中紫外光环境的波长为365nm，且曝光时间为2min。7.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤六中的混合溶液为fecl3与hcl等比例调和的弱酸溶液。8.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤七中在焊连的过程中在焊料表面添加0.1m/l hcl溶液用于保护液态焊料不被氧化。9.根据权利要求2所述的耐用电解电极制造方法，其特征在于，所述步骤七中的互连焊料选用熔点为47℃的低温焊料。

技术总结
本发明公开了耐用电解电极及其制造方法，涉及电解电极技术领域，针对现有电解电极无法反复使用以及电极的整体强度较差等问题，现提出如下方案，其包含铈钨电极、原料氧化铬、二氧化钛、氧化镁和单侧覆铜板PI层。本发明中采用来源范围较广、成本较低的铈钨电极进行多层烧焊结合，以及柔性电极表层焊连的方式，实现电极耐腐蚀，并且采用FeCl3与HCl的混合溶液腐蚀铜层，将Cu原子氧化成Cu2 ，Fe3 还原成Fe2 之后被空气氧化形成Fe3 ，实现电极能够被重复运用，且电极具有弹性的同时兼具抗压性，同时本发明中的化学成分稳定，研发制备成本低，安全性高，实验效率高，能够为电解电极相关领域提供质量稳定良好的电极，具有较高的商用价值。具有较高的商用价值。具有较高的商用价值。


技术研发人员：姚锦津
受保护的技术使用者：姚锦津
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/25