Fluorul din electrolit: de ce acoperirea nu poate salva titanul

Un cumpărător a trimis odată un desen pentru un rezervor de electrooxidare și a cerut „anodul obișnuit Ir-Ta, ca ultimul proiect”. Ultimul proiect a fost folie de cupru. Acesta a fost un flux de recuperare a acidului care conținea fluor. Aceeași formă, aceeași densitate de curent pe hârtie, cale de eșec complet diferită.

Titanul nu se corodează ușor. De aceea oamenii au încredere în el. Dar filmul pasiv al titanului are un punct slab cunoscut: ionul de fluor. Chiar și la concentrație scăzută, F⁻ reacționează cu TiO₂ mai repede decât se poate reforma pelicula. Reacția este TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Complexul hexafluorotitanat se dizolvă. Acoperirea se află deasupra acelui film. Când filmul de sub acoperire este atacat, acoperirea își pierde substratul - nu pentru că catalizatorul este greșit, ci pentru că baza se dizolvă.

Aceasta nu este o problemă de acoperire. Ru-Ir, Ir-Ta, platină, niciunul nu o remediază. Un strat de platină rezistă fluorului mai bine decât MMO, dar într-o structură de titan platinizat punctul de defecțiune este încă titanul la margini, suduri și micro-fisuri. Platina nu unește un substrat care se dizolvă. Greșeala costisitoare este de a cita același anod ca data trecută, deoarece desenul pare familiar. Anodul nu s-a schimbat. Apa a făcut.

În practică, semnele de avertizare sunt silentioase. Tensiunea crește peste săptămâni. Nimeni nu vede gropi la început. Apoi apare o mică pată maro sau gri lângă o sudură, o margine, o gaură pentru șuruburi. În momentul în care potențialul se deplasează, titanul și-a pierdut deja grosimea locală. Dizolvarea la crăpături concentrează fluorul în continuare, ceea ce accelerează atacul - o buclă cu autoamplificare care nu se oprește atunci când creșteți curentul.

Regula de câmp pe care o folosim: dacă mediul are F⁻ măsurabil, cereți numărul înainte de a cita orice. Nu „există fluor” - fluor liber sau total, ppm, complexat sau nu, pH, temperatură și dacă anodul este alimentat sau se înmoaie după oprire. Pragul nu este o singură linie. În serviciul acid în jurul pH-ului 2–4, fluorura liberă peste aproximativ 5–10 ppm începe să atace titanul de gradul 2; aproape neutru se deplasează spre 20–30 ppm; în electrowinning de înaltă puritate, cum ar fi folia de cupru, ținta practică este sub 1 ppm. Temperatura contează la fel de mult ca concentrația - aceeași ppm la 80 de grade poate fi cu un ordin de mărime mai rău decât la 25 de grade.

Ce funcționează de fapt în schimb:

Schimbați logica substratului: margini întărite cu tantal sau un purtător fără titan în care mediul este agresiv acid, plus fluorurat. O barieră subțire de oxid de tantal între acoperire și titan încetinește atacul, dar nu este o soluție permanentă în serviciul susținut cu conținut ridicat de fluor.

Schimbați forma anodului: titanul platinizat gestionează fluorul mai bine decât MMO atunci când marginile de titan sunt ecranate. Ti/PbO₂ poate lua mai mult abuz în acidul oxidant, totuși fluorura ajunge în continuare la baza de titan prin defecte și alcalii puternici dizolvă PbO₂ - nu este un răspuns general.

Schimbați sarcina: densitate de curent mai mică, fără rulare continuă, fără inversare a polarității, clătiți după oprire, astfel încât fluorul să nu se concentreze în crăpături.

Schimbați limbajul specificațiilor: „anodul trebuie să supraviețuiască analizei medii X” în loc de „Ir-Ta, 8 g/m², 20 de ani”.

Un anod de titan este la fel de stabil ca filmul dintre acoperire și electrolit. Când acea peliculă este atacată cu fluor, oxizii de metal prețios sunt doar un strat bine catalizat pe o bază care dispare.