Anodin geometria ja virran jakautuminen: Miksi katodin sovitus ratkaisee kentän käyttöiän

Anodi määritetään pinnoituksella. Katodi saa linjan tuoteluetteloon. Alalla ensimmäinen asia, joka menee pieleen, ei yleensä ole kumpikaan.

Virta ei koskaan jaa tasaisesti titaanianodipinnalle. Suunnittelussa lukee keskimäärin 200 A/m². Todellisuudessa reunat, kulmat, johdintankojen liitännät ja suoraan katodia vastapäätä oleva pinta voivat nähdä 300-400 A/m². Reunavaikutelma tulee sähkökenttäviivoista, jotka tiivistyvät rajoilla. Kun suorakaiteen muotoisen levyn pituus-leveyssuhde on yli 5:1, reunan parannuskerroin lähestyy arvoa 1,6. Tämä tarkoittaa, että keskipiste ei ole saavuttanut suunniteltua kuormaa, kun reunat ovat jo sen päällä.

Pinnoitekemia ei voi korjata tätä. Ru-Ir tai Ir-Ta, sillä ei ole väliä. Ylikuumennetuilla reunoilla ilmaantuu ensin mikrohalkeamia, kaasukuplat pysähtyvät, paikallinen passivointi alkaa. Anodin geometria ja katodin sijoittelu ratkaisee, mistä ikääntyminen alkaa.

Levy levyä vasten antaa suhteellisen vakaan kentän, mutta reunat keskittyvät silti. Verkkoanodit levittävät tehollisen alueen, mahdollistavat takapuolen purkauksen, laskevat todellista virrantiheyttä ja päästävät kaasun poistumaan aukkojen kautta. Kompromissi on, että verkkojen risteykset luovat oman turbulenssinsa. Nykyinen väkijoukkoja johtojen risteyksissä. Hitsatut lämpövyöhykkeet vanhenevat ensin. Putki- tai sauvaanodit sopivat syviin kaivoihin ja kapeisiin kennoihin, mutta resistiivinen jännitehäviö on pituudella. Kaupallisesti puhtaalla titaanilla on noin 0,47 μΩ·m resistiivisyys, joka on noin 30 kertaa kupari. Pitkässä sauvassa virrantiheys alapäässä on huomattavasti pienempi kuin yläpäässä. Useita virransyöttöpisteitä tai titaani-kupari-komposiittivirtakiskoja tarvitaan.

Sopimaton katodi hukkaa hyvän anodin. Katodin anodia kohti oleva puoli ottaa enemmän virtaa. Kaukopuoli saa vähemmän. Terävät kulmat, purseet, katodissa roikkuvat kuonat vääristävät paikallista kenttää. Vastaava anodivyöhyke käy ylivirtaa koko kampanjan ajan. Happamassa kuparipinnoituksessa, kuparifolion valmistuksessa ja jalometallien sähkösyötössä katodikyhmyt ja dendriitit eivät ole pelkkä katodiongelma. Ne palaavat anodikentän epätasaisesta jakautumisesta.

Kaasun kehittyminen vahvistaa toista kerrosta. Pintaan tarttuvat kloori- tai happikuplat vähentävät paikallista tehoaluetta, nostavat vastusta ja aiheuttavat jännitteen vaihtelua. Jos verkon suuntaa, kallistuskulmaa ja kiertonopeutta ei koordinoida, yläosaan muodostuu kaasukalvoja. Se näyttää lyhyeltä pinnoitteen käyttöiältä. Se on itse asiassa virtauskentän ongelma.

Aloitus-pysäytystaajuus kirjoittaa itsensä myös jakeluun. Jatkuva toiminta mahdollistaa paikallisten hot spottien rajoittamisen. Useita päälle-pois-jaksoja päivässä tarkoittaa, että jokainen uudelleenkäynnistys tuo epätasaisen polarisaation ja ylipotentiaalipiikit. Reunapinnoitteen väsyminen kertyy nopeammin pyöräillessä kuin tasaisella täydellä kuormituksella.

Piirustuksen lukemisen ei pitäisi pysähtyä kohtaan "MMO-titaanianodi 1000×600". Kysymykset ovat: minkä muotoinen katodi on, mikä on elektrodien välinen etäisyyden toleranssi, vaihteleeko nesteen pinta, mistä kaasu poistuu, kuinka monta virransyöttöpistettä, on substraattiverkko tai -levy tai -putki. Sama pinnoite, sama kuormitus, väärä geometria, kentän käyttöikä voi vaihdella kertoimella kaksi.

Anodi ei ole staattinen osa. Se on kantava elementti sähkökentässä, virtauskentässä ja lämpökentässä. Väärä muoto vahvistaa järjestelmän heikkoutta. Oikea muoto antaa pinnoitteen vanheta laboratorion ennustamalla tavalla.