इलेक्ट्रोलाइट में फ्लोराइड: कोटिंग टाइटेनियम को क्यों नहीं बचा सकती

एक खरीदार ने एक बार इलेक्ट्रो-ऑक्सीडेशन टैंक के लिए एक ड्राइंग भेजी और "पिछले प्रोजेक्ट की तरह सामान्य इर-टा एनोड" मांगा। आखिरी परियोजना तांबे की पन्नी थी। यह एक फ्लोराइड-युक्त इचैंट रिकवरी स्ट्रीम थी। कागज पर समान आकार, समान वर्तमान घनत्व, पूरी तरह से अलग विफलता पथ।

टाइटेनियम आसानी से संक्षारण नहीं करता है। इसीलिए लोग इस पर भरोसा करते हैं. लेकिन टाइटेनियम की निष्क्रिय फिल्म में एक ज्ञात कमजोर बिंदु है: फ्लोराइड आयन। यहां तक ​​कि कम सांद्रता पर भी, F⁻ TiO₂ के साथ फिल्म की तुलना में तेजी से प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O है। हेक्साफ्लोरोटिटेनेट कॉम्प्लेक्स घुल जाता है। कोटिंग उस फिल्म के ऊपर बैठती है। जब कोटिंग के नीचे की फिल्म पर हमला होता है, तो कोटिंग अपना सब्सट्रेट खो देती है - इसलिए नहीं कि उत्प्रेरक गलत है, बल्कि इसलिए कि आधार घुल रहा है।

यह कोई कोटिंग समस्या नहीं है. रु-इर, इर-ता, प्लैटिनम, इनमें से कोई भी इसे ठीक नहीं करता। प्लैटिनम परत एमएमओ की तुलना में फ्लोराइड का बेहतर प्रतिरोध करती है, लेकिन प्लैटिनाइज्ड-टाइटेनियम संरचना में विफलता बिंदु अभी भी किनारों, वेल्ड और सूक्ष्म दरारों पर टाइटेनियम है। प्लैटिनम घुलने वाले सब्सट्रेट को पाटता नहीं है। महंगी गलती पिछली बार के समान एनोड को उद्धृत करना है क्योंकि ड्राइंग परिचित लगती है। एनोड नहीं बदला. पानी ने किया.

व्यवहार में चेतावनी के संकेत शांत होते हैं। हफ्तों तक वोल्टेज बढ़ता रहता है। पहले तो किसी को गड्ढ़ा दिखाई नहीं देता। फिर वेल्ड, किनारे, बोल्ट छेद के पास एक छोटा भूरा या भूरे रंग का धब्बा दिखाई देता है। संभावित बहाव के समय तक, टाइटेनियम पहले ही स्थानीय मोटाई खो चुका है। दरारों में विघटन फ्लोराइड को और अधिक केंद्रित करता है, जो हमले को तेज करता है - एक स्व-प्रवर्धित लूप जो करंट बढ़ाने पर नहीं रुकता है।

हम फ़ील्ड नियम का उपयोग करते हैं: यदि माध्यम में मापने योग्य F⁻ है, तो कुछ भी उद्धृत करने से पहले संख्या पूछें। "क्या फ्लोराइड है" नहीं - मुक्त फ्लोराइड या कुल, पीपीएम, जटिल या नहीं, पीएच, तापमान, और क्या एनोड सक्रिय रहता है या शटडाउन के बाद सोखता है। दहलीज एक पंक्ति नहीं है. पीएच 2-4 के आसपास अम्लीय सेवा में, लगभग 5-10 पीपीएम से ऊपर मुक्त फ्लोराइड ग्रेड 2 टाइटेनियम पर हमला करना शुरू कर देता है; तटस्थ के निकट यह 20-30 पीपीएम की ओर स्थानांतरित हो जाता है; कॉपर फ़ॉइल जैसी उच्च शुद्धता वाली इलेक्ट्रोविनिंग में व्यावहारिक लक्ष्य 1 पीपीएम से नीचे है। तापमान उतना ही मायने रखता है जितना कि सांद्रता - 80 डिग्री पर वही पीपीएम 25 डिग्री से भी बदतर परिमाण का क्रम हो सकता है।

इसके बजाय वास्तव में क्या काम करता है:

सब्सट्रेट तर्क बदलें: टैंटलम-प्रबलित किनारे, या एक गैर-टाइटेनियम वाहक जहां माध्यम आक्रामक रूप से अम्लीय और फ्लोराइड युक्त होता है। कोटिंग और टाइटेनियम के बीच एक पतला टैंटलम ऑक्साइड अवरोध हमले को धीमा कर देता है, लेकिन यह निरंतर उच्च-फ्लोराइड सेवा में स्थायी समाधान नहीं है।

एनोड फॉर्म बदलें: जब टाइटेनियम किनारों को परिरक्षित किया जाता है तो प्लैटिनाइज्ड टाइटेनियम एमएमओ की तुलना में फ्लोराइड को बेहतर ढंग से संभालता है। Ti/PbO₂ ऑक्सीकरण एसिड में अधिक दुरुपयोग कर सकता है, फिर भी फ्लोराइड अभी भी दोषों के माध्यम से टाइटेनियम बेस तक पहुंचता है और मजबूत क्षार PbO₂ को घोलता है - कोई व्यापक उत्तर नहीं।

कर्तव्य बदलें: कम वर्तमान घनत्व, कोई निरंतर हार्ड रन नहीं, कोई ध्रुवीयता उलटा नहीं, शटडाउन के बाद कुल्ला करें ताकि फ्लोराइड दरारों में केंद्रित न हो।

विशिष्ट भाषा बदलें: "इर-टा, 8 ग्राम/वर्ग मीटर, 20 वर्ष" के बजाय "एनोड को मध्यम विश्लेषण एक्स से बचना चाहिए"।

एक टाइटेनियम एनोड केवल कोटिंग और इलेक्ट्रोलाइट के बीच की फिल्म जितना ही स्थिर होता है। जब वह फिल्म फ्लोराइड के हमले के अधीन होती है, तो कीमती धातु ऑक्साइड गायब आधार पर एक अच्छी तरह से उत्प्रेरित परत मात्र होते हैं।