Флуор в електролита: защо покритието не може да спаси титана

Един купувач веднъж изпрати чертеж за резервоар за електроокисление и поиска "обичайния Ir-Ta анод, като последния проект." Последният проект беше медно фолио. Това беше поток за възстановяване на ецващ агент, съдържащ флуорид. Същата форма, същата плътност на тока на хартия, напълно различен път на повреда.

Титанът не корозира лесно. Ето защо хората му вярват. Но пасивният филм на титана има известно слабо място: флуориден йон. Дори при ниска концентрация, F⁻ реагира с TiO₂ по-бързо, отколкото филмът може да се преобразува. Реакцията е TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Хексафлуоротитанатният комплекс се разтваря. Покритието лежи върху този филм. Когато филмът под покритието е атакуван, покритието губи субстрата си - не защото катализаторът е грешен, а защото основата се разтваря.

Това не е проблем с покритието. Ru-Ir, Ir-Ta, platinum, никой от тях не го оправя. Платиненият слой се съпротивлява на флуорид по-добре от MMO, но в структура с платинизиран титан точката на повреда все още е титанът по ръбове, заварки и микропукнатини. Платината не свързва разтварящ се субстрат. Скъпата грешка е цитирането на същия анод като последния път, защото чертежът изглежда познат. Анодът не е сменен. Водата направи.

На практика предупредителните знаци са тихи. Напрежението се покачва със седмици. Никой не вижда питинг в началото. След това се появява малко кафяво или сиво петно ​​близо до заваръчен шев, ръб, дупка за болт. По време на потенциалните отклонения титанът вече е загубил локална дебелина. Разтварянето в пукнатините концентрира допълнително флуорида, което ускорява атаката - самоусилваща се верига, която не спира, когато увеличите тока.

Правило за полето, което използваме: ако носителят има измеримо F⁻, поискайте числото, преди да цитирате нещо. Не "има ли флуорид" - свободен флуорид или общ, ppm, комплексен или не, pH, температура и дали анодът се намира под напрежение или се накисва след изключване. Прагът не е единичен ред. При киселинно обслужване около pH 2–4 свободният флуорид над приблизително 5–10 ppm започва да атакува титан от степен 2; близо до неутрално се измества към 20–30 ppm; при електродобиване с висока чистота като медно фолио практическата цел е под 1 ppm. Температурата е толкова важна, колкото и концентрацията - същите ppm при 80 градуса могат да бъдат с порядък по-лоши, отколкото при 25 градуса.

Какво всъщност работи вместо това:

Променете логиката на субстрата: ръбове, подсилени с тантал, или нетитанов носител, където средата е агресивно кисела плюс флуорирана. Тънката бариера от танталов оксид между покритието и титана забавя атаката, но не е трайна корекция при продължително обслужване с високо съдържание на флуорид.

Променете формата на анода: платинираният титан се справя с флуорида по-добре от MMO, когато титаниевите ръбове са екранирани. Ti/PbO₂ може да понесе повече злоупотреби при окисляване на киселина, но флуоридът все още достига до титановата основа чрез дефекти, а силните основи разтварят PbO₂ - не е общ отговор.

Променете режима на работа: по-ниска плътност на тока, без продължителна работа, без обръщане на полярността, изплакване след изключване, така че флуоридът да не се концентрира в пукнатини.

Променете езика на спецификациите: „анодът трябва да преживее среден анализ X“ вместо „Ir-Ta, 8 g/m², 20 години“.

Титановият анод е толкова стабилен, колкото и филмът между покритието и електролита. Когато този филм е под атака на флуорид, оксидите на благородните метали са просто добре катализиран слой върху изчезваща основа.