Fluor az elektrolitban: Miért nem tudja megmenteni a bevonat a titánt?

Egy vevő egyszer elküldött egy elektrooxidációs tartály rajzát, és kérte a "szokásos Ir-Ta anódot, mint a legutóbbi projektben". Az utolsó projekt a rézfólia volt. Ez egy fluorid tartalmú maratószer-visszanyerő folyam volt. Ugyanolyan forma, azonos áramsűrűség papíron, teljesen más meghibásodási út.

A titán nem korrodál könnyen. Ezért bíznak benne az emberek. De a titán passzív filmjének van egy ismert gyenge pontja: a fluoridion. Még alacsony koncentráció mellett is gyorsabban reagál a TiO2-vel, mint ahogy a film megreformálódik. A reakció: TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. A hexafluorotitanát komplex feloldódik. A bevonat a film tetején helyezkedik el. Amikor a bevonat alatti filmet megtámadják, a bevonat elveszíti szubsztrátját - nem azért, mert rossz a katalizátor, hanem azért, mert az alap feloldódik.

Ez nem bevonat probléma. Ru-Ir, Ir-Ta, platina, egyik sem javítja meg. A platinaréteg jobban ellenáll a fluoridnak, mint az MMO, de a platinizált titán szerkezetben a tönkremeneteli pont továbbra is a titán az éleknél, hegesztéseknél és mikrorepedéseknél. A platina nem hidalja át az oldódó hordozót. A drága hiba az, hogy ugyanazt az anódot idézzük, mint legutóbb, mert a rajz ismerősnek tűnik. Az anód nem változott. A víz igen.

A gyakorlatban a figyelmeztető jelzések csendesek. A feszültség hetek alatt emelkedik. Eleinte senki sem látja a gödrösödést. Ezután egy kis barna vagy szürke folt jelenik meg egy hegesztési varrat, egy él, egy csavarlyuk közelében. Mire a potenciális sodródik, a titán már elvesztette helyi vastagságát. A réseknél történő feloldódás tovább koncentrálja a fluoridot, ami felgyorsítja a támadást – egy önerősítő hurok, amely nem áll le, amikor megemeli az áramot.

Az általunk használt mezőszabály: ha a médium mérhető F⁻-val rendelkezik, kérdezze meg a számot, mielőtt bármit idézne. Nem „van-e fluorid” – szabad fluorid vagy összmennyiség, ppm, komplex vagy nem, pH, hőmérséklet és az, hogy az anód feszültség alatt van-e, vagy beázik-e a leállítás után. A küszöb nem egy sor. 2–4 pH körüli savas üzemben a durván 5–10 ppm feletti szabad fluor megtámadja a 2. fokozatú titánt; semleges közelében 20-30 ppm felé tolódik el; nagy tisztaságú elektrofinomításban, például rézfóliában a gyakorlati cél 1 ppm alatt van. A hőmérséklet ugyanolyan fontos, mint a koncentráció – ugyanaz a ppm 80 fokon egy nagyságrenddel rosszabb is lehet, mint 25 fokon.

Ami valójában működik helyette:

Változtassa meg a hordozó logikáját: tantál erősítésű élek vagy nem titán hordozó, ahol a közeg agresszíven savas és fluorozott. A bevonat és a titán közötti vékony tantál-oxid gát lelassítja a támadást, de ez nem jelent végleges megoldást a tartós, magas fluoridtartalmú szolgáltatásban.

Változtassa meg az anód formáját: a platinizált titán jobban kezeli a fluoridot, mint az MMO, ha a titán élek árnyékoltak. A Ti/PbO₂ jobban kibírja az oxidáló savval való visszaélést, de a fluor még mindig eléri a titánbázist hibákon keresztül, és az erős lúg feloldja a PbO₂-t – ez nem általános válasz.

Változtassa meg a feladatot: alacsonyabb áramsűrűség, nincs folyamatos kemény futás, nincs polaritásváltás, leállítás után öblítse le, hogy a fluor ne koncentrálódjon a résekbe.

Módosítsa a specifikáció nyelvét: "az anódnak túl kell élnie az X közepes elemzést" az "Ir-Ta, 8 g/m², 20 év" helyett.

A titán anód csak annyira stabil, mint a bevonat és az elektrolit közötti film. Amikor ez a film fluorid támadás alatt áll, a nemesfém-oxidok csak egy jól katalizált réteg egy eltűnő alapon.