Fluorid v elektrolitu: zakaj premaz ne more rešiti titana

Kupec je nekoč poslal risbo za rezervoar za elektrooksidacijo in prosil za "običajno Ir-Ta anodo, kot zadnji projekt." Zadnji projekt je bila bakrena folija. Ta je bil regeneracijski tok jedkanja, ki je vseboval fluor. Ista oblika, enaka gostota toka na papirju, popolnoma drugačna pot odpovedi.

Titan ne rjavi zlahka. Zato mu ljudje zaupajo. Toda titanov pasivni film ima znano šibko točko: fluoridni ion. Tudi pri nizki koncentraciji F⁻ reagira s TiO₂ hitreje, kot se film lahko preoblikuje. Reakcija je TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Heksafluorotitanatni kompleks se raztopi. Prevleka je na vrhu tega filma. Ko je film pod premazom napaden, premaz izgubi svoj substrat – ne zato, ker je katalizator napačen, ampak zato, ker se osnova raztaplja.

To ni težava s premazom. Ru-Ir, Ir-Ta, platina, nobeden od njih ne popravi. Plast platine je bolj odporna na fluorid kot MMO, vendar je v strukturi platiniziranega titana točka napake še vedno titan na robovih, zvarih in mikrorazpokah. Platina ne premošča raztapljajočega se substrata. Draga napaka je navajanje iste anode kot zadnjič, ker je risba videti znana. Anoda se ni spremenila. Voda je.

V praksi so opozorilni znaki tihi. Napetost čez tedne narašča. Nihče najprej ne vidi lukenj. Nato se v bližini zvara, roba, luknje za vijak pojavi majhna rjava ali siva lisa. V času morebitnega odnašanja je titan že izgubil lokalno debelino. Raztapljanje v razpokah dodatno koncentrira fluorid, kar pospeši napad – samoojačevalno zanko, ki se ne ustavi, ko povečate tok.

Pravilo polja, ki ga uporabljamo: če ima medij merljivo F⁻, vprašajte za številko, preden kar koli navedete. Ne "ali je fluorid" - prosti fluorid ali skupni, ppm, kompleksen ali ne, pH, temperatura in ali je anoda pod napetostjo ali je po izklopu namočena. Prag ni ena vrstica. V kislih razmerah okoli pH 2–4 prosti fluorid nad približno 5–10 ppm začne napadati titan stopnje 2; blizu nevtralnega se premakne proti 20–30 ppm; pri elektro pridobivanju z visoko čistostjo, kot je bakrena folija, je praktični cilj pod 1 ppm. Temperatura je pomembna enako kot koncentracija - isti ppm pri 80 stopinjah je lahko za red velikosti slabši kot pri 25 stopinjah.

Kaj dejansko deluje namesto tega:

Spremenite logiko substrata: s tantalom ojačeni robovi ali nosilec, ki ni titan, kjer je medij agresivno kisel in fluoriran. Tanka pregrada iz tantalovega oksida med prevleko in titanom upočasni napad, vendar to ni trajna rešitev pri dolgotrajni uporabi z visoko vsebnostjo fluorida.

Spremenite obliko anode: platinirani titan bolje prenaša fluorid kot MMO, če so titanovi robovi zaščiteni. Ti/PbO₂ se lahko bolj zlorablja pri oksidaciji kisline, vendar fluor še vedno doseže titanovo bazo skozi napake, močne alkalije pa raztopijo PbO₂ – to ni splošen odgovor.

Spremenite delovanje: nižja gostota toka, brez neprekinjenega trdega delovanja, brez zamenjave polarnosti, izpiranje po izklopu, da se fluorid ne koncentrira v špranjah.

Spremenite jezik specifikacij: "anoda mora preživeti srednjo analizo X" namesto "Ir-Ta, 8 g/m², 20 let."

Titanova anoda je tako stabilna kot film med prevleko in elektrolitom. Ko je ta film pod napadom fluorida, so oksidi plemenitih kovin le dobro katalizirana plast na izginjajoči podlagi.