Fluoride trong chất điện phân: Tại sao lớp phủ không thể bảo vệ được Titan

Một người mua từng gửi bản vẽ về một bể oxy hóa điện và yêu cầu "cực dương Ir-Ta thông thường, giống như dự án trước". Dự án cuối cùng là lá đồng. Đây là dòng thu hồi chất ăn mòn có chứa florua. Hình dạng giống nhau, mật độ dòng điện giống nhau trên giấy, đường dẫn sự cố hoàn toàn khác nhau.

Titan không dễ bị ăn mòn. Đó là lý do tại sao mọi người tin tưởng nó. Nhưng màng thụ động của titan có một điểm yếu được biết đến: ion florua. Ngay cả ở nồng độ thấp, F⁻ phản ứng với TiO₂ nhanh hơn mức màng có thể cải tạo. Phản ứng là TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Phức hợp hexafluorotitanate hòa tan đi. Lớp phủ nằm trên lớp màng đó. Khi màng dưới lớp phủ bị tấn công, lớp phủ sẽ mất đi chất nền - không phải do chất xúc tác sai mà do lớp nền bị hòa tan.

Đây không phải là vấn đề về lớp phủ. Ru-Ir, Ir-Ta, bạch kim, không ai sửa được nó. Lớp bạch kim chống lại florua tốt hơn MMO, nhưng trong cấu trúc titan platin hóa, điểm hư hỏng vẫn là titan ở các cạnh, mối hàn và các vết nứt nhỏ. Bạch kim không bắc cầu được với chất nền hòa tan. Sai lầm đắt giá là trích dẫn cùng một cực dương như lần trước vì hình vẽ trông quen thuộc. Cực dương không thay đổi. Nước đã làm được điều đó.

Trong thực tế, các dấu hiệu cảnh báo là im lặng. Điện áp tăng lên trong nhiều tuần. Lúc đầu không ai nhìn thấy rỗ. Sau đó xuất hiện một đốm nhỏ màu nâu hoặc xám gần mối hàn, cạnh, lỗ bu lông. Vào thời điểm điện thế trôi đi, titan đã mất đi độ dày cục bộ. Sự hòa tan ở các kẽ hở sẽ tập trung florua hơn nữa, giúp tăng tốc độ tấn công - một vòng lặp tự khuếch đại không dừng lại khi bạn tăng dòng điện.

Quy tắc hiện trường mà chúng tôi sử dụng: nếu phương tiện có F⁻ có thể đo lường được, hãy hỏi con số trước khi trích dẫn bất cứ điều gì. Không phải "có florua" - florua tự do hay tổng số, ppm, phức tạp hay không, độ pH, nhiệt độ và liệu cực dương có được cấp điện hay ngâm sau khi tắt máy hay không. Ngưỡng không phải là một dòng duy nhất. Trong dịch vụ có tính axit khoảng pH 2–4, florua tự do trên khoảng 5–10 ppm bắt đầu tấn công titan Loại 2; gần trung tính nó chuyển sang 20–30 ppm; trong phương pháp điện phân có độ tinh khiết cao như lá đồng, mục tiêu thực tế là dưới 1 ppm. Nhiệt độ cũng quan trọng như nồng độ - cùng một ppm ở 80 độ có thể tệ hơn ở mức 25 độ.

Thay vào đó, những gì thực sự hoạt động:

Thay đổi logic chất nền: các cạnh được gia cố bằng tantalum hoặc chất mang không phải titan trong đó môi trường có tính axit mạnh cộng với fluoride. Một hàng rào oxit tantalum mỏng giữa lớp phủ và titan làm chậm quá trình tấn công, nhưng nó không phải là biện pháp khắc phục lâu dài trong trường hợp dịch vụ có hàm lượng fluoride cao được duy trì liên tục.

Thay đổi dạng cực dương: titan platin hóa xử lý fluoride tốt hơn MMO khi các cạnh titan được che chắn. Ti/PbO₂ có thể bị lạm dụng nhiều hơn trong axit oxy hóa, tuy nhiên florua vẫn tiếp cận được bazơ titan thông qua các khuyết tật và chất kiềm mạnh hòa tan PbO₂ - không phải là một câu trả lời chung chung.

Thay đổi nhiệm vụ: mật độ dòng điện thấp hơn, không chạy cứng liên tục, không đảo cực, rửa sạch sau khi tắt máy để florua không tập trung ở các kẽ hở.

Thay đổi ngôn ngữ thông số kỹ thuật: "cực dương phải tồn tại trong môi trường phân tích X" thay vì "Ir-Ta, 8 g/m2, 20 năm."

Cực dương titan chỉ ổn định như lớp màng giữa lớp phủ và chất điện phân. Khi lớp màng đó bị florua tấn công, các oxit kim loại quý chỉ là một lớp được xúc tác tốt trên nền biến mất.