Fluori elektrolyytissä: Miksi pinnoite ei voi säästää titaania

Ostaja lähetti kerran piirustuksen sähköhapetussäiliöstä ja pyysi "tavallista Ir-Ta-anodia, kuten edellisessä projektissa". Viimeisin projekti oli kuparifolio. Tämä oli fluoria sisältävä etsausaineen talteenottovirta. Sama muoto, sama virrantiheys paperilla, täysin eri vikapolku.

Titaani ei syöpy helposti. Siksi ihmiset luottavat siihen. Mutta titaanin passiivikalvolla on tunnettu heikko kohta: fluoridi-ioni. Jopa alhaisella pitoisuudella F⁻ reagoi TiO2:n kanssa nopeammin kuin kalvo ehtii uudistua. Reaktio on TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF6]²⁻ + 2H2O. Heksafluorotitanaattikompleksi liukenee pois. Pinnoite on kalvon päällä. Kun pinnoitteen alla olevaa kalvoa hyökätään, pinnoite menettää substraattinsa - ei siksi, että katalyytti olisi väärä, vaan koska emäs on liukenemassa.

Tämä ei ole pinnoitusongelma. Ru-Ir, Ir-Ta, platina, mikään niistä ei korjaa sitä. Platinakerros kestää fluoria paremmin kuin MMO, mutta platinoidussa titaanirakenteessa vikakohta on edelleen titaani reunoissa, hitsauksissa ja mikrohalkeamissa. Platina ei muodosta siltaa liukenevan alustan kanssa. Kallis virhe on lainata samaa anodia kuin viime kerralla, koska piirustus näyttää tutulta. Anodi ei muuttunut. Vesi teki.

Käytännössä varoitusmerkit ovat hiljaisia. Jännite nousee viikkojen aikana. Kukaan ei näe kuoppaa aluksi. Sitten pieni ruskea tai harmaa täplä ilmestyy hitsin, reunan tai pultinreiän lähelle. Potentiaalien ajautuessa titaani on jo menettänyt paikallista paksuutta. Rakoihin liukeneminen väkevöi fluoria entisestään, mikä nopeuttaa hyökkäystä - itsevahvistava silmukka, joka ei pysähdy, kun nostat virtaa.

Käytämme kenttäsääntöä: jos välineellä on mitattavissa oleva F⁻, kysy numero ennen kuin lainaat mitään. Ei "onko fluoria" - vapaata fluoria tai kokonaismäärää, ppm, kompleksoitunut vai ei, pH, lämpötila ja se, onko anodi jännitteinen vai imeytyykö se sammutuksen jälkeen. Kynnys ei ole yksi rivi. Happamassa tilassa noin pH 2–4 yli noin 5–10 ppm vapaa fluori alkaa hyökätä luokan 2 titaaniin; lähellä neutraalia se siirtyy kohti 20–30 ppm; erittäin puhtaassa elektrolyyttisessä rikastuksessa, kuten kuparifoliossa, käytännön tavoite on alle 1 ppm. Lämpötila ratkaisee yhtä paljon kuin pitoisuus - sama ppm 80 asteessa voi olla suuruusluokkaa huonompi kuin 25 asteessa.

Mikä sen sijaan toimii:

Muuta substraattilogiikkaa: tantaalivahvisteiset reunat tai ei-titaaninen kantoaine, jossa väliaine on aggressiivisesti hapan ja fluorattu. Ohut tantaalioksidisulku pinnoitteen ja titaanin välillä hidastaa hyökkäystä, mutta se ei ole pysyvä korjaus jatkuvassa fluoripitoisessa käytössä.

Vaihda anodin muotoa: platinoitu titaani käsittelee fluoria paremmin kuin MMO, kun titaanireunat on suojattu. Ti/PbO₂ voi kestää enemmän väärinkäyttöä hapettavassa hapossa, mutta fluoridi saavuttaa silti titaaniemäksen vikojen kautta ja vahva alkali liuottaa PbO2:ta - ei mikään kattava vastaus.

Muuta tehoa: pienempi virrantiheys, ei jatkuvaa kovaa ajoa, ei napaisuuden vaihtoa, huuhtele sammutuksen jälkeen, jotta fluoridi ei tiivisty rakoihin.

Muuta määrityskieltä: "anodin täytyy kestää keskitason analyysi X" "Ir-Ta, 8 g/m², 20 vuotta" sijaan.

Titaanianodi on vain yhtä vakaa kuin pinnoitteen ja elektrolyytin välinen kalvo. Kun tämä kalvo on fluorihyökkäyksen kohteena, jalometallioksidit ovat vain hyvin katalysoitu kerros katoavalla pohjalla.