Φθόριο στον ηλεκτρολύτη: Γιατί η επίστρωση δεν μπορεί να σώσει το τιτάνιο

Κάποτε ένας αγοραστής έστειλε ένα σχέδιο για μια δεξαμενή ηλεκτροοξείδωσης και ζήτησε «τη συνηθισμένη άνοδο Ir-Ta, όπως το τελευταίο έργο». Το τελευταίο έργο ήταν το φύλλο χαλκού. Αυτό ήταν ένα ρεύμα ανάκτησης χαρακτικών που περιέχει φθόριο. Ίδιο σχήμα, ίδια πυκνότητα ρεύματος σε χαρτί, εντελώς διαφορετική διαδρομή αστοχίας.

Το τιτάνιο δεν διαβρώνεται εύκολα. Γι' αυτό το εμπιστεύεται ο κόσμος. Αλλά το παθητικό φιλμ του τιτανίου έχει ένα γνωστό αδύναμο σημείο: ιόν φθορίου. Ακόμη και σε χαμηλή συγκέντρωση, το F- αντιδρά με το TiO2 πιο γρήγορα από ό,τι μπορεί να αναμορφωθεί το φιλμ. Η αντίδραση είναι TiO2 + 6F- + 4H⁺ → [TiF6]²- + 2H2O. Το εξαφθοροτιτανικό σύμπλεγμα διαλύεται. Η επίστρωση βρίσκεται στην κορυφή αυτής της μεμβράνης. Όταν η μεμβράνη κάτω από την επίστρωση προσβάλλεται, η επίστρωση χάνει το υπόστρωμά της - όχι επειδή ο καταλύτης είναι λάθος, αλλά επειδή η βάση διαλύεται.

Αυτό δεν είναι πρόβλημα επίστρωσης. Ru-Ir, Ir-Ta, πλατινένιο, κανένας δεν το φτιάχνει. Ένα στρώμα πλατίνας ανθίσταται στο φθόριο καλύτερα από το MMO, αλλά σε μια δομή επιπλατινοποιημένου τιτανίου το σημείο αστοχίας εξακολουθεί να είναι το τιτάνιο στις άκρες, τις συγκολλήσεις και τις μικρορωγμές. Η πλατίνα δεν γεφυρώνει ένα διαλυτικό υπόστρωμα. Το ακριβό λάθος είναι η αναφορά της ίδιας ανόδου με την προηγούμενη φορά επειδή το σχέδιο φαίνεται οικείο. Η άνοδος δεν άλλαξε. Το νερό έκανε.

Στην πράξη τα προειδοποιητικά σήματα είναι αθόρυβα. Η τάση αυξάνεται με τις εβδομάδες. Κανείς δεν βλέπει λάκκους στην αρχή. Στη συνέχεια, εμφανίζεται ένα μικρό καφέ ή γκρι σημείο κοντά σε μια συγκόλληση, μια άκρη, μια τρύπα μπουλονιού. Μέχρι να παρασυρθεί το δυναμικό, το τιτάνιο έχει ήδη χάσει το τοπικό πάχος. Η διάλυση στις ρωγμές συγκεντρώνει περαιτέρω το φθόριο, το οποίο επιταχύνει την επίθεση - ένας αυτοενισχυόμενος βρόχος που δεν σταματά όταν αυξάνετε το ρεύμα.

Κανόνας πεδίου που χρησιμοποιούμε: εάν το μέσο έχει μετρήσιμο F⁻, ζητήστε τον αριθμό πριν αναφέρετε οτιδήποτε. Δεν "υπάρχει φθόριο" - ελεύθερο φθόριο ή ολικό, ppm, σύμπλοκο ή όχι, pH, θερμοκρασία και εάν η άνοδος παραμένει ενεργοποιημένη ή εμποτίζεται μετά την απενεργοποίηση. Το όριο δεν είναι μία γραμμή. Σε όξινη λειτουργία γύρω στο pH 2–4, το ελεύθερο φθόριο πάνω από περίπου 5–10 ppm αρχίζει να προσβάλλει τιτάνιο Βαθμού 2. Κοντά στο ουδέτερο, μετατοπίζεται προς τα 20–30 ppm. σε ηλεκτρονικοποίηση υψηλής καθαρότητας, όπως το φύλλο χαλκού, ο πρακτικός στόχος είναι κάτω από 1 ppm. Η θερμοκρασία έχει σημασία όσο και η συγκέντρωση - τα ίδια ppm στους 80 βαθμούς μπορεί να είναι μια τάξη μεγέθους χειρότερη από ό,τι στους 25 βαθμούς.

Τι λειτουργεί στην πραγματικότητα:

Αλλάξτε τη λογική του υποστρώματος: άκρες ενισχυμένες με ταντάλιο ή φορέας μη τιτανίου όπου το μέσο είναι επιθετικά όξινο και φθοριούχο. Ένα λεπτό φράγμα οξειδίου του τανταλίου μεταξύ της επικάλυψης και του τιτανίου επιβραδύνει την επίθεση, αλλά δεν είναι μια μόνιμη λύση στη διαρκή υπηρεσία υψηλής περιεκτικότητας σε φθόριο.

Αλλάξτε τη μορφή ανόδου: το επιπλατινωμένο τιτάνιο χειρίζεται καλύτερα το φθόριο από το MMO όταν τα άκρα από τιτάνιο είναι θωρακισμένα. Το Ti/PbO2 μπορεί να δεχτεί περισσότερη κατάχρηση στο οξειδωτικό οξύ, ωστόσο το φθόριο εξακολουθεί να φτάνει στη βάση του τιτανίου μέσω ελαττωμάτων και το ισχυρό αλκάλιο διαλύει το PbO2 - δεν είναι μια γενική απάντηση.

Αλλάξτε τη λειτουργία: χαμηλότερη πυκνότητα ρεύματος, χωρίς συνεχή σκληρή λειτουργία, χωρίς αντιστροφή πολικότητας, ξέβγαλμα μετά την απενεργοποίηση, ώστε το φθόριο να μην συγκεντρώνεται στις ρωγμές.

Αλλάξτε τη γλώσσα προδιαγραφών: "Η άνοδος πρέπει να επιβιώσει στη μέση ανάλυση X" αντί για "Ir-Ta, 8 g/m², 20 χρόνια."

Μια άνοδος τιτανίου είναι τόσο σταθερή όσο η μεμβράνη μεταξύ της επικάλυψης και του ηλεκτρολύτη. Όταν αυτό το φιλμ δέχεται επίθεση φθορίου, τα οξείδια πολύτιμων μετάλλων είναι απλώς ένα καλά καταλυόμενο στρώμα σε μια βάση που εξαφανίζεται.