FR2811338A1 - Electrocatalytic iridium oxide coating production on tantalum substrate, used in construction of metallic electrodes with high corrosion resistance and long life, comprises thermal decomposition of iridium tetrachloride on tantalum surface - Google Patents

Electrocatalytic iridium oxide coating production on tantalum substrate, used in construction of metallic electrodes with high corrosion resistance and long life, comprises thermal decomposition of iridium tetrachloride on tantalum surface Download PDF

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Abstract

The formation of a tantalum coating of controlled roughness on a metallic base, to provide a suitable surface for the subsequent deposition of iridium oxide, comprises thermal decomposition of iridium tetrachloride (IrCl4) on the tantalum surface. IrCl4 is applied in an octanol solution on to the tantalum substrate and thermal decomposition is effected in a controlled oxidizing atmosphere.

Description

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PROCEDE DE PREPARATION DE MATERIAUX METALLIQUES POUR LEUR  PROCESS FOR THE PREPARATION OF METAL MATERIALS FOR THEM

UTILISATION COMME ELECTRODESUSE AS ELECTRODES

La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation de matériaux métalliques pour leur utilisation  The present invention relates to a new process for preparing metallic materials for their use

comme électrodes.as electrodes.

La préparation de matériaux d'électrodes aux performances améliorées est une préoccupation constante de l'industrie. Cette préoccupation répond à un besoin 0o toujours plus grand en matériau résistant aux contraintes des nouvelles applications qui découlent des avancées technologiques. En particulier, l'industrie électrochimique, qui met en euvre des processus d'électrolyse, utilise des électrodes plongées dans un électrolyte souvent acide et dont l'anode dégage, lors de la réaction électrochimique, un gaz corrosif tel que l'oxygène ou le chlore. Ces conditions corrosives auxquelles s'ajoutent des paramètres de fonctionnement sévères (hautes densités de courant) réduisent considérablement la durée de vie des matériaux utilisés. Il a donc fallu s'orienter vers des matériaux permettant de résister à de telles contraintes  The preparation of electrode materials with improved performance is a constant concern of the industry. This concern responds to an ever greater need for material resistant to the constraints of new applications which arise from technological advances. In particular, the electrochemical industry, which implements electrolysis processes, uses electrodes immersed in an often acidic electrolyte and whose anode gives off, during the electrochemical reaction, a corrosive gas such as oxygen or chlorine. These corrosive conditions, in addition to severe operating parameters (high current densities) considerably reduce the service life of the materials used. It was therefore necessary to move towards materials allowing to resist such constraints

d'utilisation afin d'en prolonger la durée de vie.  of use in order to prolong its lifespan.

En général, les électrodes couramment utilisées pour de telles applications se caractérisent par une géométrie stable résultant d'une inertie chimique et électrochimique élevée et par un potentiel constant pendant des périodes d'utilisations très longues atteignant, voire dépassant, deux à trois ans. Ces électrodes connues sous le nom de DSA (Dimensionally Stable Anodes) ont déjà montré leurs  In general, the electrodes commonly used for such applications are characterized by a stable geometry resulting from high chemical and electrochemical inertia and by a constant potential during very long periods of use reaching, or even exceeding, two to three years. These electrodes known as DSA (Dimensionally Stable Anodes) have already shown their

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bonnes performances électrochimiques comme anode pour le  good electrochemical performance as an anode for the

dégagement d'oxygène.release of oxygen.

Dans la fabrication actuelle de ces anodes on utilise un composé métallique tel que Ti, Ta, Nb, Zr, Sn et leurs alliages, recouvert d'une couche d'un matériau électrocatalytique composé d'oxydes de métaux précieux tels cue IrO2, PtOx, Ru02, éventuellement mélangés à des  In the current manufacture of these anodes, a metallic compound such as Ti, Ta, Nb, Zr, Sn and their alloys is used, covered with a layer of an electrocatalytic material composed of oxides of precious metals such as IrO2, PtOx, Ru02, possibly mixed with

oxydes de métaux valves tels que SnO2, TiC2 ou Ta2O5.  oxides of valve metals such as SnO2, TiC2 or Ta2O5.

Le tantale est particulièrement adapté à la o10 fabrication d'électrodes en raison de son excellente résistance à la corrosion et de sa stabilité électrochimique. Le tantale possède aussi l'avantage d'être particulièrement biocompatible dans les applications biomédicales d'électrodes. On utilise ainsi de plus en plus le tantale pour la fabrication de stimulateurs à influx électriques, notamment pour "pacemakers ". En raison du coût et de la densité du tantale, on évite de fabriquer des anodes en tantale massif et on préfère utiliser un composé métallique de moindre valeur qu'on recouvre d'un substrat en tantale. On traite ensuite le tantale pour recevoir une couche  Tantalum is particularly suitable for the manufacture of electrodes because of its excellent resistance to corrosion and its electrochemical stability. Tantalum also has the advantage of being particularly biocompatible in biomedical electrode applications. It is thus increasingly used tantalum for the manufacture of stimulators with electrical impulses, in particular for "pacemakers". Due to the cost and density of tantalum, one avoids making solid tantalum anodes and it is preferred to use a lower value metallic compound which is covered with a tantalum substrate. We then treat tantalum to receive a layer

électrocatalytique composée d'oxydes de métaux précieux.  electrocatalytic composed of precious metal oxides.

Le brevet FR 2 748 495 dont la Demanderesse est titulaire décrit un procédé pour la préparation de matériaux métalliques du type M/Ta/IrO2 par décomposition thermique de tétrachlorure d'iridium IrCl4 sur un substrat en tantale o M représente un métal quelconque. Dans ce procédé, on dépose tout d'abord une couche de substrat en tantale sur un composé métallique quelconque puis un revêtement d'IrO2 sur ce substrat en tantale après des opération de sablage et de décapage du substrat en tantale.  Patent FR 2 748 495, of which the Applicant is the holder, describes a process for the preparation of metallic materials of the M / Ta / IrO2 type by thermal decomposition of iridium tetrachloride IrCl4 on a tantalum substrate where M represents any metal. In this process, a layer of tantalum substrate is first deposited on any metallic compound and then a coating of IrO2 on this tantalum substrate after sandblasting and pickling of the tantalum substrate.

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Le sablage et le décapage sont considérés comme des étapes essentielles pour permettre d'augmenter la surface d'accueil du substrat métallique. Le sablage a également pour but de donner une certaine rugosité à la surface du substrat métallique, afin de permettre que le dépôt ultérieur des couches électrocatalytiques d'oxydes de  Sandblasting and pickling are considered essential steps to increase the reception area of the metal substrate. The purpose of sandblasting is also to give a certain roughness to the surface of the metal substrate, in order to allow the subsequent deposition of the electrocatalytic layers of oxides of

métaux précieux y adhèrent parfaitement.  precious metals adhere perfectly to it.

Ces étapes de sablage et de décapage chimique sont donc largement utilisées par l'industrie. Celles-ci sont notamment décrites dans les brevets FR 2 735 386 et FR 2  These sandblasting and chemical stripping steps are therefore widely used by industry. These are described in particular in patents FR 2 735 386 and FR 2

748 495 dont la Demanderesse est titulaire.  748,495 owned by the Applicant.

Le brevet FR 2 748 495 préconise par exemple un sablage au corindon et un décapage à l'acide chlorhydrique  Patent FR 2,748,495 recommends, for example, corundum sandblasting and pickling with hydrochloric acid.

ou fluorhydrique.or hydrofluoric.

Cette technique de préparation présente cependant de  However, this preparation technique presents

nombreux désavantages.many disadvantages.

Lors de l'étape de sablage, on réalise en fait une abrasion de la couche de substrat en tantale. Or le dépôt de couches de substrat en tantale ne serait ce que de quelques um sur un composé métallique est une opération difficile à réaliser, que ce soit par électrochimie, par dépôt sous vide (Vacuum Déposition), par pulvérisation cathodique (Sputtering), par dépôt ionique(Ion Platting) ou encore par dépôt à partir d'une atmosphère réactive (CVD: Chemical Vapor Deposition). Il est donc particulièrement dommage de devoir réaliser l'abrasion de ces couches de tantale qui sont obtenues aussi difficilement. Par ailleurs, le sablage ne permet pas d'envisager toutes les formes d'électrodes. En effet, pour que l'opération de sablage soit efficace, il faut que toute la  During the sanding step, an abrasion of the tantalum substrate layer is in fact carried out. However, the deposition of tantalum substrate layers for even a few μm on a metallic compound is a difficult operation, whether by electrochemistry, by vacuum deposition, by sputtering, by ion deposition (Ion Platting) or by deposition from a reactive atmosphere (CVD: Chemical Vapor Deposition). It is therefore particularly unfortunate to have to perform the abrasion of these tantalum layers which are also obtained with difficulty. In addition, sanding does not allow to consider all forms of electrodes. In fact, for the sandblasting operation to be effective, all of the

surface de tantale soit accessible au matériau abrasif.  tantalum surface is accessible to the abrasive material.

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L'opération de sablage n'est par exemple pas réellement adaptée à la préparation d'électrodes en forme de grille,  The sandblasting operation is for example not really suitable for the preparation of grid-shaped electrodes,

bien que cette forme soit très utilisée par l'industrie.  although this form is widely used by industry.

Enfin l'étape de sablage nécessite un nettoyage ultérieur au bain à ultrasons de manière à éliminer les traces de matériau abrasif. Il subsiste toujours un risque de persistance de tels matériaux qui peuvent être véritablement incrustés dans le substrat tantale Lors de l'étape de décapage, l'utilisation d'acide 0o fluorhydrique représente toujours un risque important en  Finally, the sandblasting step requires subsequent cleaning in an ultrasonic bath so as to remove traces of abrasive material. There is always a risk of persistence of such materials which can be truly embedded in the tantalum substrate. During the etching step, the use of hydrofluoric acid is always a significant risk.

raison de sa grande toxicité.because of its high toxicity.

Il est également nécessaire d'effectuer un nettoyage de manière à éliminer toute trace de composés chimiques pouvant interagir avec le milieu de réaction lors de la mise en service des électrodes. Mais il semble évident qu'un nettoyage chimique n'est pas véritablement adapté lorsque ces électrodes sont destinées à être utilisées dans le corps humain comme stimulateur cardiaque par exemple. Les risques de permanence de résidus fluorés ou chlorés sur ces électrodes, de même que les risques de persistance de matériaux abrasifs (incrustation possible lors de l'étape de sablage), sont des inconvénients  It is also necessary to carry out cleaning in order to remove all traces of chemical compounds which may interact with the reaction medium during the commissioning of the electrodes. But it seems obvious that chemical cleaning is not really suitable when these electrodes are intended to be used in the human body as a pacemaker for example. The risks of permanence of fluorinated or chlorinated residues on these electrodes, as well as the risks of persistence of abrasive materials (possible encrustation during the sanding step), are disadvantages

majeurs à l'implantation in vivo de ces électrodes.  major in vivo implantation of these electrodes.

Les inventeurs, au prix de nombreux efforts, ont résolu bon nombre de ces inconvénients majeurs en proposant un nouveau procédé de préparation de matériau d'électrodes de type M/Ta/IrO2 o M représente un composé  The inventors, at the cost of many efforts, have resolved many of these major drawbacks by proposing a new method for preparing electrode material of the M / Ta / IrO2 type where M represents a compound

métallique quelconque.any metallic.

L'invention a ainsi pour but de proposer un nouveau procédé de préparation de matériau d'anodes de type M/Ta/IrO2 qui ne comprend pas les étapes de sablage et de décapage considérés comme incontournables par l'art antérieur. Un autre but poursuivi par l'invention est  The object of the invention is therefore to propose a new process for the preparation of anode material of the M / Ta / IrO2 type which does not include the sanding and pickling steps considered essential by the prior art. Another object pursued by the invention is

l'amélioration de la durée de vie de ces électrodes.  improving the service life of these electrodes.

Les inventeurs ont découvert de façon surprenante que le tantale pouvait être directement déposé en une couche de rugosité contrôlée par électrochimie dans un milieu  The inventors have surprisingly discovered that tantalum can be directly deposited in a roughness layer controlled by electrochemistry in a medium.

contenant des sels fondus.containing molten salts.

Le procédé selon l'invention a donc trait à la fabrication de matériaux d'électrodes comprenant au moins un composé métallique et un substrat en tantale, et est io caractérisé par le fait que l'on réalise directement le dépôt d'une couche de substrat de tantale de rugosité contrôlée sur le composé métallique, par électrochimie dans un milieu contenant des sels fondus et sous  The process according to the invention therefore relates to the manufacture of electrode materials comprising at least one metallic compound and a tantalum substrate, and is characterized in that the deposition of a substrate layer is carried out directly roughness tantalum controlled on the metallic compound, by electrochemistry in a medium containing molten salts and under

atmosphère inerte.inert atmosphere.

t5 Par composé métallique, on entend tout métal couramment utilisé dans ce type d'applications. Ce métal peut notamment être choisi dans le groupe comprenant le cuivre, le nickel, le titane, le tantale, leurs alliages,  t5 By metallic compound is meant any metal commonly used in this type of application. This metal can in particular be chosen from the group comprising copper, nickel, titanium, tantalum, their alloys,

l'acier ou l'acier inoxydable.steel or stainless steel.

Le substrat en tantale est ici une couche de tantale que l'on dépose par voie électrochimique dans un milieu  The tantalum substrate is here a layer of tantalum which is deposited electrochemically in a medium

contenant des sels fondus.containing molten salts.

La densité de courant cathodique de la réaction électrochimique de dépôt de substrat en tantale est comprise entre 50 et 150 mA.cm-2, de préférence est  The cathodic current density of the electrochemical reaction of deposition of tantalum is between 50 and 150 mA.cm-2, preferably is

comprise entre 50 et 100 mA.cm-2.between 50 and 100 mA.cm-2.

En raison de la suppression des étapes de sablage et de décapage utilisée par l'art antérieur dans le procédé mis au point par les inventeurs, il est désormais possible de ne déposer qu'une fine couche de tantale sur le composé métallique. En effet, les procédés de l'art antérieur devaient prévoir une couche plus importante de tantale en  Due to the elimination of the sanding and pickling steps used by the prior art in the process developed by the inventors, it is now possible to deposit only a thin layer of tantalum on the metal compound. Indeed, the methods of the prior art had to provide a larger layer of tantalum in

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sachant qu'une partie de l'épaisseur de cette couche serait diminuée par l'abrasion. Ainsi, la couche de substrat en tantale de rugosité contrôlée a une épaisseur supérieure ou égale à environ 2 pm, de préférence a une épaisseur comprise entre 20 et 50 pm. La rugosité moyenne ou écart moyen de la rugosité Ra de la couche de tantale déposée dans le procédé selon l'invention est quant à elle comprise entre environ 0,5 et  knowing that part of the thickness of this layer would be reduced by abrasion. Thus, the tantalum substrate layer of controlled roughness has a thickness greater than or equal to about 2 μm, preferably a thickness between 20 and 50 μm. The mean roughness or mean deviation of the roughness Ra of the tantalum layer deposited in the process according to the invention is for its part between approximately 0.5 and

1,5 pm et de préférence est égale à 1 pm.  1.5 pm and preferably is equal to 1 pm.

La mesure de la rugosité est effectuée au moyen d'un profilomètre informatisé de marque TENCOR. Cet appareil est capable de mesurer des longueurs de l'ordre du pm qui caractérisent la forme du profil de la couche rugueuse de tantale. L'acquisition des données se fait de façon mécanique par le déplacement horizontal d'une pointe sur une partie de l'échantillon qui va reproduire ainsi le profil du dépôt de tantale. Cette acquisition de données est illustrée sur la Figure 1 sur laquelle, Rt représente l'écart maximal entre les pics de la rugosité, Ra représente l'écart moyen de la rugosité, L représente la distance totale sur laquelle la mesure est effectuée et hi sont autant de mesures d'écarts à la moyenne nécessaires pour caractériser le profil rugueux. L'écart moyen de la rugosité Ra est calculé selon la formule suivante: 1L jhi+j- jh:+... +Ihn Ra = --fhildx = Lo n o Ra est exprimé en pm, L représente la distance totale sur laquelle la mesure est effectuée, hi, représente l'écart à la moyenne pour la mesure i et n le  The roughness measurement is carried out using a computerized profilometer of the TENCOR brand. This device is capable of measuring lengths of the order of a pm which characterize the shape of the profile of the rough layer of tantalum. The acquisition of the data is done mechanically by the horizontal displacement of a point on a part of the sample which will thus reproduce the profile of the tantalum deposit. This data acquisition is illustrated in FIG. 1 in which, Rt represents the maximum deviation between the peaks of the roughness, Ra represents the average deviation of the roughness, L represents the total distance over which the measurement is carried out and hi are as many measurements of deviations from the average necessary to characterize the rough profile. The average deviation of the roughness Ra is calculated according to the following formula: 1L jhi + j- jh: + ... + Ihn Ra = --fhildx = Lo no Ra is expressed in pm, L represents the total distance over which the measurement is performed, hi, represents the deviation from the mean for measurement i and n the

nombre de mesures effectuées.number of measurements performed.

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Pour que les résultats puissent être considérés comme reproductibles, il faut d'une part choisir une longueur L assez importante par rapport à la dimension de l'échantillon et d'autre part régler la vitesse de déplacement de la pointe sur le dépôt en fonction du profil étudié. L est généralement fixé à 2mm et la vitesse  So that the results can be considered reproducible, it is necessary on the one hand to choose a length L quite large compared to the size of the sample and on the other hand to adjust the speed of displacement of the point on the deposit according to the profile studied. L is usually set at 2mm and the speed

de déplacement de la pointe sur le dépôt est de 20pm.s-.  of displacement of the point on the deposit is 20 pm.s-.

Les valeurs de rugosité moyenne Ra présentées sont une moyenne de cinq mesures effectuées sur différentes  The average roughness values Ra presented are an average of five measurements made on different

sections de la surface rugueuse du même dépôt de tantale.  sections of the rough surface of the same tantalum deposit.

L'électrolyte de sel fondu utilisable dans le procédé selon l'invention est à une température comprise entre 700 et 800 C sous atmosphère inerte et contient le mélange LiF-NaF-K2TaF7 o K2TaF7 représente de 10% à 30% en masse de la composition, de préférence représente 20% en masse de la composition. Comme atmosphère inerte, on peut  The molten salt electrolyte which can be used in the process according to the invention is at a temperature of between 700 and 800 ° C. under an inert atmosphere and contains the mixture LiF-NaF-K2TaF7 or K2TaF7 represents from 10% to 30% by mass of the composition. , preferably represents 20% by mass of the composition. As an inert atmosphere, we can

notamment utiliser l'argon ou l'azote.  in particular use argon or nitrogen.

Le procédé conforme à l'invention procure de nombreux  The process according to the invention provides numerous

avantages par rapport aux procédés de l'art antérieur.  advantages over the methods of the prior art.

Outre le fait de supprimer deux étapes dans le procédé de fabrication des électrodes, le procédé conforme à l'invention permet de se libérer des contraintes de  In addition to the fact of eliminating two steps in the method of manufacturing the electrodes, the method according to the invention makes it possible to be free from the constraints of

forme qu'imposait la méthode de sablage.  form imposed by the sandblasting method.

Par ailleurs, les électrodes réalisées dans le procédé selon l'invention ne nécessitent pas de décapage au HF ou au HC1. L'étape supplémentaire de nettoyage chimique postérieur à l'étape de décapage pour éliminer les résidus d'acides est aussi éliminée. Le risque toxicologique dû à la persistance de résidus d'acides ou de produits nettoyants chimiques ou encore d'incrustation  Furthermore, the electrodes produced in the process according to the invention do not require pickling with HF or HCl. The additional chemical cleaning step after the pickling step to remove acid residues is also eliminated. The toxicological risk due to the persistence of acid residues or chemical cleaning products or encrustation

de matériaux abrasifs sur les électrodes est ainsi écarté.  abrasive material on the electrodes is thus discarded.

Ceci représente alors un avantage majeur pour leur  This then represents a major advantage for their

utilisation comme matériau biocompatible.  use as biocompatible material.

Les inventeurs ont naturellement aussi cherché à améliorer la durée de vie des électrodes conformes à l'invention. Ils ont donc eu le mérite de mettre en évidence des conditions de réalisation du revêtement électrocatalytique d'Oxyde d'iridium pour que la durée de  The inventors have naturally also sought to improve the service life of the electrodes according to the invention. They therefore had the merit of highlighting the conditions for producing the electrocatalytic coating of iridium oxide so that the duration of

vie normalisée des électrodes soit augmentee.  normalized electrode life is increased.

En pratique, afin de mesurer la durée de vie des Io électrodes, on réalise un test accéléré de mesure de la durée de vie des anodes. Celui- ci consiste à réaliser l'électrolyse d'une solution d'acide sulfurique concentré à l'aide de l'anode à tester, sous une densité de courant supérieure de 25 à 50 fois à la densité de courant appliquée dans les procédés industriels. Les durées de vie des anodes dans ces conditions sont par conséquent plus courtes que les durées de vie dans les conditions normales d'exploitation, ce qui facilite l'étude comparative en vue  In practice, in order to measure the service life of the Io electrodes, an accelerated test is carried out to measure the service life of the anodes. This consists of carrying out the electrolysis of a concentrated sulfuric acid solution using the anode to be tested, under a current density 25 to 50 times greater than the current density applied in industrial processes . The lifetimes of the anodes under these conditions are therefore shorter than the lifetimes under normal operating conditions, which facilitates the comparative study in view

d'optimiser les conditions de préparation des anodes.  optimize the anode preparation conditions.

En pratique, pour comparer valablement les anodes préparées avec des masses surfaciques d'oxyde électrocatalytique différentes, on définit la durée de vie normalisée t par l'équation suivante: durée de vie t= masse surfacique d'Ir02 La masse surfacique d'Ir02 est définie comme étant la masse d'oxyde électrocatalytique IrO2 déposé en revêtement  In practice, in order to validly compare the anodes prepared with areal masses of different electrocatalytic oxide, the normalized service life t is defined by the following equation: operational life t = areal mass of Ir02 The areal mass of Ir02 is defined as the mass of electrocatalytic oxide IrO2 deposited on the coating

par unité de surface de substrat.per unit area of substrate.

La durée de vie normalisée t est ainsi exprimée en h.m2.g-1. Jo Le dépôt du substrat en tantale rugueux selon le procédé de l'invention est suivi d'un enrobage par un  The normalized service life t is thus expressed in h.m2.g-1. Jo The deposition of the rough tantalum substrate according to the process of the invention is followed by a coating with a

9 28113389 2811338

revêtement électrocatalytique d'oxyde d'iridium par décomposition thermique sur le substrat en tantale, de tétrachlorure d'iridium IrCl4 sous atmosphère oxydante contrôlée, le tétrachlorure d'iridium étant en solution dans un solvant organique et étant préalablement appliqué  electrocatalytic coating of iridium oxide by thermal decomposition on the tantalum substrate, of iridium tetrachloride IrCl4 under a controlled oxidizing atmosphere, the iridium tetrachloride being in solution in an organic solvent and being previously applied

sur le substrat en tantale.on the tantalum substrate.

Concrètement, une fois le dépôt du substrat en tantale de rugosité contrôlé réalisé, le tétrachlorure d'iridium IrCl4, en solution dans un solvant organique, o10 est appliqué, par exemple au pinceau, sur la surface rugueuse de substrat en tantale. Le solvant organique utilisable peut être choisi parmi les solvants alcooliques notamment parmi le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, le butanol, l'octanol ou leurs mélanges, de préférence le solvant alcoolique est un mélange d'éthanol/isopropanol et plus préférentiellement encore le  Concretely, once the deposition of the tantalum substrate of controlled roughness has been carried out, the iridium tetrachloride IrCl4, in solution in an organic solvent, o10 is applied, for example by brush, to the rough surface of the tantalum substrate. The organic solvent which can be used can be chosen from alcoholic solvents, in particular from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, octanol or mixtures thereof, preferably the alcoholic solvent is a mixture of ethanol / isopropanol and even more preferably the

solvant alcoolique est l'octanol.alcoholic solvent is octanol.

L'octanol est particulièrement adapté à la décomposition de tétrachlorure d'iridium car son utilisation permet d'abaisser la température de cette décomposition jusqu'à un point o le tantale n'est pas oxydé. En fait, ce type de traitement thermique affecte aussi la couche de substrat en tantale. Le substrat en tantale risque alors une oxydation lorsque les températures de la décomposition thermique sont trop élevées. Or la couche d'oxyde d'iridium que l'on applique doit justement prévenir une telle passivation du substrat en tantale. Ainsi, une température de décomposition de tétrachlorure d'iridium trop élevée, oxyderait le substrat en tantale, ce qui reviendrait à diminuer la durée de vie  Octanol is particularly suitable for the decomposition of iridium tetrachloride because its use allows the temperature of this decomposition to be lowered to a point where tantalum is not oxidized. In fact, this type of heat treatment also affects the tantalum substrate layer. The tantalum substrate then risks oxidation when the temperatures of thermal decomposition are too high. However, the layer of iridium oxide which is applied must precisely prevent such passivation of the tantalum substrate. Thus, an excessively high decomposition temperature of iridium tetrachloride, would oxidize the tantalum substrate, which would reduce the lifespan

normalisée des électrodes.standardized electrodes.

28113382811338

Le choix d'une atmosphère oxydante contrôlée permet aussi de favoriser le dépôt d'oxyde d'iridium, ce qui contribue à l'augmentation de la durée de vie normalisée des électrodes. Dans le procédé selon l'invention, la décomposition thermique d'IrCl4 est effectuée sous une atmosphère contrôlée comprenant de 70% à 100% de  The choice of a controlled oxidizing atmosphere also makes it possible to promote the deposition of iridium oxide, which contributes to the increase in the normalized service life of the electrodes. In the process according to the invention, the thermal decomposition of IrCl4 is carried out under a controlled atmosphere comprising from 70% to 100% of

dioxygène, de préférence comprenant 100% de dioxygène.  dioxygen, preferably comprising 100% of oxygen.

Le procédé selon l'invention est donc aussi applicable à la réalisation d'un revêtement o10 électrocatalytique d'oxyde d'iridium par décomposition thermique de tétrachlorure d'iridium IrCl4 sur un substrat en tantale, caractérisé par le fait que le tétrachlorure d'iridium est préalablement appliqué en solution dans l'octanol sur le substrat en tantale et que ladite décomposition thermique est effectuée sous atmosphère  The process according to the invention is therefore also applicable to the production of an electrocatalytic coating of iridium oxide by thermal decomposition of iridium tetrachloride IrCl4 on a tantalum substrate, characterized in that the iridium tetrachloride is previously applied in solution in octanol on the tantalum substrate and that said thermal decomposition is carried out under an atmosphere

oxydante contrôlée.controlled oxidant.

La décomposition thermique est ainsi effectuée dans un four à une température comprise entre 200 et 540 C, de préférence comprise entre 310 et 4500C, et plus  The thermal decomposition is thus carried out in an oven at a temperature between 200 and 540 C, preferably between 310 and 4500C, and more

préférentiellement encore à une température égale à 400 C.  preferably still at a temperature equal to 400 C.

Le revêtement électrocatalytique d'Ir02 peut par exemple être réalisé selon les étapes suivantes: (a) dépôt, sur le substrat rugueux en tantale, d'une solution contenant des précurseurs de revêtement IrCl4, (b) étuvage pour évaporer en partie le solvant, (c) traitement thermique à une température T1 comprise entre 200 et 400 C, (d) reprise des trois dernières étapes (a), (b) et (c), aussi souvent que nécessaire pour réaliser le nombre de premières couches désirées de revêtement catalytique, Il 2811338 (e) dépôt, sur le substrat métallique, d'une solution contenant le précurseur IrCl4, (f) étuvage pour évaporer complètement le solvant, (g) traitement thermique à une température T2 comprise entre 320 et 540, C, (h) reprise de ces trois dernières opérations (e), (f) et (g) jusqu'à obtention de la masse surfacique d'oxyde d'iridium désirée, O10 De façon plus détaillée, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes: (i) Dépôt direct d'un substrat rugueux en tantale sur un composé métallique par électrochimie dans un bain contenant des sels fondus, sous atmosphère inerte, (j) dépôt, sur le substrat rugueux en tantale, d'une solution organique contenant le précurseur de revêtement IrCl4, (k) étuvage pour évaporer en partie le solvant pendant environ 2 à 5 minutes, (1) traitement thermique à une température T1 comprise entre 200 et 400 C, pendant environ 5 minutes, (m) reprise des trois dernières étapes (j), (k) et (1), aussi souvent que nécessaire pour réaliser le nombre de premières couches désirées de revêtement catalytique, (n) dépôt, sur le substrat métallique, d'une solution contenant le précurseur IrCl4, (o) étuvage pour évaporer complètement le solvant pendant environ 10 minutes,  The electrocatalytic coating of Ir02 can for example be carried out according to the following steps: (a) deposition, on the rough tantalum substrate, of a solution containing precursors of IrCl4 coating, (b) steaming to partially evaporate the solvent, (c) heat treatment at a temperature T1 of between 200 and 400 C, (d) repeating the last three steps (a), (b) and (c), as often as necessary to achieve the number of first layers of coating desired catalytic, Il 2811338 (e) deposit, on the metal substrate, of a solution containing the precursor IrCl4, (f) steaming to completely evaporate the solvent, (g) heat treatment at a temperature T2 between 320 and 540, C, (h) resumption of these last three operations (e), (f) and (g) until the desired surface mass of iridium oxide, O10 is obtained. In more detail, the method according to the invention can comprise the following steps: (i) Deposit of direct from a rough tantalum substrate on a metallic compound by electrochemistry in a bath containing molten salts, under an inert atmosphere, (j) deposition, on the rough tantalum substrate, of an organic solution containing the coating precursor IrCl4, (k) steaming to partially evaporate the solvent for approximately 2 to 5 minutes, (1) heat treatment at a temperature T1 of between 200 and 400 ° C., for approximately 5 minutes, (m) resumption of the last three stages (j), (k) and (1), as often as necessary to produce the number of first desired layers of catalytic coating, (n) deposition, on the metal substrate, of a solution containing the precursor IrCl4, (o) baking to completely evaporate the solvent for about 10 minutes,

12 281133812 2811338

(p) traitement thermique à une température T2 comprise entre 320 et 540 C pendant environ 10 minutes, (q) reprise de ces trois dernières opérations (n), (o) et (p) jusqu'à l'obtention de la masse surfacique d'oxyde d'iridium désirée, (r) calcination finale à une température T3 comprise entre 320 et 540 C pendant environ 90 minutes. o0 La présente invention va maintenant être décrite plus  (p) heat treatment at a temperature T2 between 320 and 540 C for approximately 10 minutes, (q) resumption of these last three operations (n), (o) and (p) until the areal mass is obtained of desired iridium oxide, (r) final calcination at a temperature T3 of between 320 and 540 ° C. for approximately 90 minutes. The present invention will now be described more

en détail à l'aide des exemples comparatifs qui suivent.  in detail using the following comparative examples.

EXEMPLE 1EXAMPLE 1

1 5 On effectue le dépôt d'un substrat de tantale par électrolyse en milieu de fluorures fondus selon le procédé  1 5 The deposition of a tantalum substrate is carried out by electrolysis in the medium of molten fluorides according to the process

de l'invention. L'électrolyte est un mélange LiF-NaF-  of the invention. The electrolyte is a LiF-NaF- mixture

K2TaF-, de composition 20% massique en K2TaF7. La température est comprise entre 700 et 800 C. L'électrolyse est conduite sous atmosphère d'argon. L'anode est en tantale et l'électrode est constituée par le support métallique. On étudie l'influence de la densité de courant sur la rugosité de la couche de tantale déposée. On réalise ainsi le déoôt d'un substrat en tantale à une densité de courant que l'on fait varier de 0 à 300 mA.cm-2. Les résultats  K2TaF-, of composition 20% by mass in K2TaF7. The temperature is between 700 and 800 C. The electrolysis is carried out under an argon atmosphere. The anode is made of tantalum and the electrode is formed by the metal support. The influence of the current density on the roughness of the deposited tantalum layer is studied. This produces the removal of a tantalum substrate at a current density which is varied from 0 to 300 mA.cm-2. The results

sont représentés sur la Figure 2.are shown in Figure 2.

La Figure 2 illustre l'influence de la densité de courant sur la rugosité moyenne de la couche de tantale 3o déposée sur le composé métallique. L'axe des abscisses représente la densité de courant en mA.cm2, l'axe des  Figure 2 illustrates the influence of the current density on the average roughness of the tantalum layer 3o deposited on the metallic compound. The abscissa axis represents the current density in mA.cm2, the axis of

ordonnées représente la rugosité moyenne du tantale en pm.  ordinates represent the average roughness of tantalum in pm.

1 3 28113381 3 2811338

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

On réalise, dans les mêmes conditions et conformément au procédé de l'invention, quatre dépôts de revêtements électrocatalytiques d'oxyde d'Iridium IrO2, sur quatre substrats en tantale en utilisant quatre solvants différents pour les précurseurs IrCl4 de manière à en étudier l'influence sur la durée de vie normalisée des électrodes. tO Pour le premier dépôt, on utilise le méthanol comme  Four deposits of electrocatalyst coatings of Iridium IrO2 oxide are carried out, under the same conditions and in accordance with the process of the invention, on four tantalum substrates using four different solvents for the IrCl4 precursors so as to study the influence on the standard service life of the electrodes. tO For the first deposit, methanol is used as

solvant de précurseur de revêtement IrCl4.  coating precursor solvent IrCl4.

Pour le deuxième dépôt, on se sert de l'éthanol comme  For the second deposit, ethanol is used as

solvant de précurseur de revêtement IrCl4.  coating precursor solvent IrCl4.

Pour le troisième dépôt, on choisit le butanol et enfin pour la quatrième électrode, on prend de l'octanol  For the third deposit, we choose butanol and finally for the fourth electrode, we take octanol

comme solvant pour le précurseur de revêtement IrCl4.  as a solvent for the coating precursor IrCl4.

Les températures de décomposition sont Tl: 400 C, T2: 430 C, la température de calcination finale est T3: 450 C. L'atmosphère du four dans laquelle a lieu la  The decomposition temperatures are Tl: 400 C, T2: 430 C, the final calcination temperature is T3: 450 C. The atmosphere of the oven in which the

décomposition thermique est l'air.thermal decomposition is air.

Le Tableau 1 et la Figure 3 présentent les résultats  Table 1 and Figure 3 show the results

de cette étude.of this study.

Am/S représente la masse surfacique (en g.m-2) sur l'électrode du dépôt de revêtement électrocatalytique  Am / S represents the surface mass (in g.m-2) on the electrode of the electrocatalytic coating deposit

d'IrO2.of IrO2.

Sur la Figure 3, l'axe des abscisses représente le nombre d'atomes de carbone présents dans la molécule de solvant alcoolique utilisé. L'axe des ordonnées représente la durée de vie normalisée des anodes réalisées avec les  In Figure 3, the abscissa axis represents the number of carbon atoms present in the alcoholic solvent molecule used. The ordinate axis represents the normalized lifetime of the anodes produced with the

différents alcools.different alcohols.

Tableau 1Table 1

Alcool Tl T2 T3 Am/S Durée de vie (oC) ( C) ( C) (g.m-2) normalisée (h.m2. g-1) Méthanol 430 450 40 12,03 8,13 0,4 Etharnol |400 430 450 11,81. 8, 65 0,4 Ethanol. 0 3 Butanol 400 430 450 11,66 10,9 0,6 Octanol 400 430 1 450 11,82 11,5 0,6 Il ressort de cet essai que la durée de vie normalisée est optimale lorsque le précurseur IrC14 est  Alcohol Tl T2 T3 Am / S Lifetime (oC) (C) (C) (gm-2) normalized (h.m2. G-1) Methanol 430 450 40 12.03 8.13 0.4 Etharnol | 400 430,450 11.81. 8, 65 0.4 Ethanol. 0 3 Butanol 400 430 450 11.66 10.9 0.6 Octanol 400 430 1 450 11.82 11.5 0.6 It appeared from this test that the normalized lifetime is optimal when the precursor IrC14 is

appliqué en solution dans l'octanol.  applied in solution in octanol.

EXEMPLE 3EXAMPLE 3

On réalise la décomposition thermique d'IrCl4 sur huit échantillons de substrat en tantale, conformément au procédé selon l'invention et à une température Tl fixe, égale à 380 C et à des températures T2 et T3 identiques qui varient pour ces différents échantillons de manière à  The thermal decomposition of IrCl4 is carried out on eight samples of tantalum substrate, in accordance with the method according to the invention and at a fixed temperature Tl, equal to 380 C and at identical temperatures T2 and T3 which vary for these different samples at

optimiser la température de décomposition.  optimize the decomposition temperature.

Le solvant choisi pour le précurseur de revêtement IrCl4 est le mélange éthanol/iso-propanol. L'atmosphère du  The solvent chosen for the IrCl4 coating precursor is the ethanol / isopropanol mixture. The atmosphere of

four est l'air.oven is air.

Le tableau 2 et la Figure 4 présentent les résultats  Table 2 and Figure 4 show the results

de cette étude.of this study.

Sur la Figure 4, l'axe des abscisses représente la température T2 (ou T3) utilisée pour la décomposition thermique (en C) de IrCl4 sur le substrat en tantale des électrodes. L'axe des ordonnées représente la durée de vie  In Figure 4, the abscissa axis represents the temperature T2 (or T3) used for the thermal decomposition (in C) of IrCl4 on the tantalum substrate of the electrodes. The ordinate axis represents the lifetime

normalisé (en h.m2.g-1) des électrodes ainsi traitées.  normalized (in h.m2.g-1) of the electrodes thus treated.

28113382811338

Tableau 2Table 2

N T1(C) T2( C) T3( C) Am/SDurée de Echantillon (g.m-2) vie normalisée 2 1 (h.m2.g-)  N T1 (C) T2 (C) T3 (C) Am / SDample duration (g.m-2) normalized life 2 1 (h.m2.g-)

1 380 3 340 340 9,8 0,31,380 3,340 340 9.8 0.3

2 380 380 I 380, 10 0,42,380 380 I 380, 10 0.4

3 380 420 420 10,4 3,9 0,13,380 420,420 10.4 3.9 0.1

4 3 380 440 440 10,3 5,8 0,54 3 380 440 440 10.3 5.8 0.5

380 460 460 10,6 16,7 1,7380 460 460 10.6 16.7 1.7

6 380 480 480 10,9 11,4 1,06 380 480 480 10.9 11.4 1.0

7 380 500 500 11,8 9,8 1,07 380 500 500 11.8 9.8 1.0

II

8 [ 380 540 540 25,6 0,18 [380 540 540 25.6 0.1

Il ressort de cette étude que la plage de température de décomposition préférentielle dans le mélange éthanol/iso-propanol pour obtenir une durée de vie normalisée optimisée est de 440 à 500 C et qu'une température de décomposition thermique trop élevée diminue  It emerges from this study that the preferential decomposition temperature range in the ethanol / isopropanol mixture to obtain an optimized normalized service life is 440 to 500 ° C. and that a too high thermal decomposition temperature decreases

la durée de vie normalisée.the normalized service life.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

On effectue la même étude que celle réalisée dans  We carry out the same study as that carried out in

l'exemple 3. Le solvant utilisé est ici l'octanol.  Example 3. The solvent used here is octanol.

Les résultats de cette étude sont reportés dans le  The results of this study are reported in the

tableau 3 et sur la Figure 5.Table 3 and Figure 5.

Sur la Figure 5, l'axe des abscisses représente la température de décomposition thermique d'IrCl4. L'axe des ordonnées représente la durée de vie normalisé (en h.m2.g  In Figure 5, the abscissa axis represents the thermal decomposition temperature of IrCl4. The ordinate axis represents the normalized service life (in h.m2.g

1) des électrodes ainsi traitées.1) electrodes thus treated.

1 6 28113381 6 2811338

Tableau 3Table 3

i Tl( C) T2(C) T3( C) Am/S Durée de Echantillon (g.m-') vie normalisée (h.m2.g-) i 200 320 320 11,5 0,4  i Tl (C) T2 (C) T3 (C) Am / S Duration of Sample (g.m- ') normalized life (h.m2.g-) i 200 320 320 11.5 0.4

2 200 360 360 11,71 1,72,200 360 360 11.71 1.7

3 200 380 380 11,71 11,4 1,23,200 380 380 11.71 11.4 1.2

4J 1200 400 400 0 11,08 27,9 2,94J 1200 400 400 0 11.08 27.9 2.9

200 i 420 420 11,66 18,4 2200 i 420 420 11.66 18.4 2

6 200 440 4 440 11,64 14,9 1,66,200,440 4,440 11.64 14.9 1.6

__ 7 2200 460 460 12,16 14,4 1,6__ 7 2,200 460 460 12.16 14.4 1.6

8 200 500 500 13 0,28 200 500 500 13 0.2

Il ressort de cette étude que la plage de température de décomposition préférentielle dans l'octanol pour obtenir une durée de vie normalisée optimisée est de 380 à 460aC et qu'une température de décomposition thermique  It emerges from this study that the preferred decomposition temperature range in octanol to obtain an optimized normalized service life is 380 to 460aC and that a thermal decomposition temperature

trop élevée diminue la durée de vie normalisée.  too high decreases the normalized service life.

EXEMPLE 5EXAMPLE 5

On réalise la décomposition thermique d'IrCl4 sur six échantillons de substrat en tantale, conformément au procédé selon l'invention et sous des atmosphères contenant 0, 10, 20, 40, 70 et 100% de dioxygène pour ces différents échantillons de manière à étudier l'influence de la composition gazeuse sur la décomposition et de  The thermal decomposition of IrCl4 is carried out on six samples of tantalum substrate, in accordance with the method according to the invention and under atmospheres containing 0, 10, 20, 40, 70 and 100% of oxygen for these different samples so as to study the influence of the gas composition on decomposition and

manière à améliorer la durée de vie normalisée des électrodes.  so as to improve the standardized service life of the electrodes.

17 281133817 2811338

Le solvant choisi pour le précurseur de revêtement IrCl4 est le mélange éthanol/iso-propanol. Les températures de décomposition sont T1 = 400 C et T2 = 430 C. La température de calcination finale est T3 =  The solvent chosen for the IrCl4 coating precursor is the ethanol / isopropanol mixture. The decomposition temperatures are T1 = 400 C and T2 = 430 C. The final calcination temperature is T3 =

S 450 C.S 450 C.

Les résultats de cette étude sont reportés dans le  The results of this study are reported in the

tableau 4 et sur la courbe de la Figure 6.  Table 4 and on the curve of Figure 6.

Sur la Figure 6, le pourcentage de dioxygène est représenté par l'axe des abscisses et la durée de vie o10 normalisée en h.m2.g-1 est représentée par l'axe des ordonnées.  In Figure 6, the percentage of oxygen is represented by the abscissa axis and the normalized life o10 in h.m2.g-1 is represented by the ordinate axis.

Tableau 4Table 4

% O2 T1( C) T2( C) T3( C) Am/S Durée de (g.m-2) vie normalisée (h.m2.g-1)  % O2 T1 (C) T2 (C) T3 (C) Am / S Duration of (g.m-2) normalized life (h.m2.g-1)

O 400 430 450 11,92 0O 400 430 450 11.92 0

400 430 450 12,25 8,4400 430 450 12.25 8.4

400 430 450 11,17 7,7400 430 450 11.17 7.7

400 430 450 11 8,6400 430 450 11 8.6

400 430 450 12,42 12,24400 430 450 12.42 12.24

400 ' 430 4 450 11,33 17,4400 '430 4 450 11.33 17.4

Cette étude montre que la durée de vie normalisée des électrodes est optimisée lorsque la décomposition  This study shows that the normalized lifetime of the electrodes is optimized when decomposition

thermique du précurseur IrCl4 dans le mélange éthanol/iso-  thermal reaction of the precursor IrCl4 in the ethanol / iso- mixture

propanol a lieu sous une atmosphère composée à 100% de dioxygène.  propanol takes place under an atmosphere composed of 100% dioxygen.

EXEMPLE 6EXAMPLE 6

On réalise des analyses thermogravimétriques de quatre solutions de précurseur IrCl4 dans le méthanol, l'éthanol, le butanol et l'octanol à 20 C/min. Les résultats de cette analyse sont reportés sur la  Thermogravimetric analyzes are carried out of four solutions of IrCl4 precursor in methanol, ethanol, butanol and octanol at 20 C / min. The results of this analysis are reported on the

Figure 7.Figure 7.

Sur la Figure 7, l'axe des abscisses représente la température (en C). Et l'axe des ordonnées représente la  In Figure 7, the abscissa axis represents the temperature (in C). And the y-axis represents the

perte de masse en pourcentage des solutions alcooliques.  loss of mass as a percentage of alcoholic solutions.

Cette Figure montre aussi les températures de décomposition d'IrCl4 d'abord en IrO2 puis en Ir. La courbe référencée par les triangles représente l'analyse thermogravimétrique de la solution de précurseur IrC14 dans le méthanol. La courbe référencée par les ronds est celle de l'analyse l'analyse thermogravimétrique de la solution de précurseur IrC14 dans l'éthanol. La courbe référencée par les carrés est celle de l'analyse thermogravimétrique de la solution de précurseur IrCl4 dans le butanol. Enfin, la courbe référencée par les losanges est celle de l'analyse l'analyse thermogravimétrique de la solution de précurseur IrCl4 dans l'octanol. Ces températures sont reprises dans le  This Figure also shows the decomposition temperatures of IrCl4 first in IrO2 and then in Ir. The curve referenced by the triangles represents the thermogravimetric analysis of the solution of precursor IrC14 in methanol. The curve referenced by the circles is that of the analysis of the thermogravimetric analysis of the solution of precursor IrC14 in ethanol. The curve referenced by the squares is that of the thermogravimetric analysis of the solution of precursor IrCl4 in butanol. Finally, the curve referenced by the diamonds is that of the analysis of the thermogravimetric analysis of the solution of precursor IrCl4 in octanol. These temperatures are included in the

tableau 5.table 5.

Tableau 5Table 5

Solvant de la solution de Température de décomposition précurseur ( C) Méthanol 790 Ethanol 600 Butanol 410 Octanol 310  Solvent solution precursor Decomposition temperature (C) Methanol 790 Ethanol 600 Butanol 410 Octanol 310

19 281133819 2811338

Cette étude montre que la température de décomposition thermique d'IrCl4 est inférieure lorsque  This study shows that the thermal decomposition temperature of IrCl4 is lower when

IrCl4 est en solution dans l'octanol, par rapport à la décomposition thermique dans d'autres solvants dont la5 longueur de la chaine carbonée est inférieure.  IrCl4 is in solution in octanol, compared to thermal decomposition in other solvents whose length of the carbon chain is shorter.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation d'un revêtement électrocatalytique d'oxyde d'iridium par décomposition thermique de tétrachlorure d'iridium IrCl4 sur un substrat en tantale, caractérisé par le fait que le tétrachlorure d'iridium est préalablement appliqué en solution dans l'octanol sur le substrat en tantale et que ladite décomposition thermique est effectuée sous atmosphère  1. Method for producing an electrocatalytic coating of iridium oxide by thermal decomposition of iridium tetrachloride IrCl4 on a tantalum substrate, characterized in that the iridium tetrachloride is previously applied in solution in the octanol on the tantalum substrate and that said thermal decomposition is carried out under an atmosphere oxydante contrôlée.controlled oxidant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la décomposition thermique est effectuée à une température comprise entre 200 et 540 C, de préférence comprise entre 310 et 450 C, et plus préférentiellement  2. Method according to claim 1, characterized in that the thermal decomposition is carried out at a temperature between 200 and 540 C, preferably between 310 and 450 C, and more preferably encore à une température égale à 400 C.  still at a temperature equal to 400 C. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications  3. Method according to any one of the claims 1 ou 2, caractérisé par le fait que la décomposition thermique d'IrCl4 est effectuée sous une atmosphère contrôlée comprenant de 70% à 100% de dioxygène, de  1 or 2, characterized in that the thermal decomposition of IrCl4 is carried out under a controlled atmosphere comprising from 70% to 100% of oxygen, préférence comprenant 100% de dioxygène.  preferably comprising 100% dioxygen. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications  4. Method according to any one of the claims 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on réalise le revêtement électrocatalytique d'Ir02 selon les étapes suivantes: (a) dépôt, sur le composé métallique et sur le substrat rugueux en tantale, d'une solution contenant le précurseur de revêtement IrCl4, (b) étuvage pour évaporer en partie le solvant, (c) traitement thermique à une température T1 comprise entre 200 et 400 C, (d) reprise des trois dernières étapes (a), (b) et (c) , aussi souvent que nécessaire pour  1 to 3, characterized in that the electrocatalytic coating of Ir02 is carried out according to the following steps: (a) deposition, on the metallic compound and on the rough tantalum substrate, of a solution containing the coating precursor IrCl4, (b) parboiling to partially evaporate the solvent, (c) heat treatment at a temperature T1 between 200 and 400 C, (d) repeating the last three steps (a), (b) and (c), also often as necessary to 2 1 28113382 1 2811338 réaliser le nombre de premières couches désirées de revêtement catalytique, (e) dépôt d'une solution contenant le précurseur IrCl4 sur le substrat en tantale, (f) étuvage pour évaporer complètement le solvant, (g) traitement thermique à une température T2 comprise entre 320 et 540 C, (h) reprise de ces trois dernières opérations (e), (f) et (g) jusqu'à l'obtention de la masse  perform the number of first desired layers of catalytic coating, (e) depositing a solution containing the precursor IrCl4 on the tantalum substrate, (f) baking to completely evaporate the solvent, (g) heat treatment at a temperature T2 between 320 and 540 C, (h) resumption of these last three operations (e), (f) and (g) until mass is obtained surfacique d'oxyde d'iridium désirée.  surface area of iridium oxide desired. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications  5. Method according to any one of the claims 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: (i) Dépôt direct d'un substrat rugueux en tantale sur un composé métallique par électrochimie dans un bain contenant des sels fondus, sous atmosphère inerte, (j) dépôt, sur le composé métallique et sur le substrat rugueux en tantale, d'une solution organique contenant des précurseurs de revêtement IrCl4, (k) étuvage pour évaporer en partie le solvant pendant environ 2 à 5 minutes, (1) traitement thermique à une température Tl comprise entre 200 et 400 C, pendant environ 5 minutes, (m) reprise des trois dernières étapes (j), (k) et (1), aussi souvent que nécessaire pour réaliser le nombre de premières couches désirées de revêtement catalytique,  1 to 4, characterized in that it comprises the following stages: (i) direct deposition of a rough tantalum substrate on a metallic compound by electrochemistry in a bath containing molten salts, under an inert atmosphere, (j) deposition , on the metallic compound and on the rough tantalum substrate, of an organic solution containing precursors of IrCl4 coating, (k) steaming to partially evaporate the solvent for approximately 2 to 5 minutes, (1) heat treatment at a temperature Tl between 200 and 400 C, for approximately 5 minutes, (m) repeating the last three steps (j), (k) and (1), as often as necessary to achieve the number of first desired layers of catalytic coating, 22 281133822 2811338 (n) dépôt d'une solution contenant le précurseur IrCl4 sur le substrat rugueux en tantale, (o) étuvage pour évaporer complètement le solvant pendant environ 10 minutes, (p) traitement thermique à une température T2 comprise entre 320 et 540 C, (q) reprise de ces trois dernières étapes (n), (o) et (p) jusqu'à l'obtention de la masse surfacique d'oxyde d'iridium désirée, (r) calcination finale à une température T3  (n) depositing a solution containing the precursor IrCl4 on the rough tantalum substrate, (o) baking to completely evaporate the solvent for approximately 10 minutes, (p) heat treatment at a temperature T2 between 320 and 540 C, ( q) resumption of these last three steps (n), (o) and (p) until the desired surface mass of iridium oxide is obtained, (r) final calcination at a temperature T3 comprise entre 320 et 540 C.between 320 and 540 C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4488941A (en) * 1982-09-27 1984-12-18 Sprague Electric Company Electroplating method for producing porous tantalum capacitor electrode
FR2748495A1 (en) * 1996-05-13 1997-11-14 Electricite De France IMPROVED LONGEVITY ANODE AND ITS MANUFACTURING PROCESS

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