Fluor i elektrolytten: hvorfor belægningen ikke kan redde titan

En køber sendte engang en tegning til en elektrooxidationstank og bad om "den sædvanlige Ir-Ta-anode, som det sidste projekt." Det sidste projekt var kobberfolie. Denne var en fluoridholdig ætsemiddelgenvindingsstrøm. Samme form, samme strømtæthed på papir, helt anden fejlvej.

Titanium korroderer ikke let. Det er derfor, folk stoler på det. Men titaniums passive film har et kendt svagt punkt: fluoridion. Selv ved lav koncentration reagerer F⁻ med TiO2 hurtigere, end filmen kan omdannes. Reaktionen er TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Hexafluorotitanatkomplekset opløses væk. Belægningen sidder oven på den film. Når filmen under belægningen angribes, mister belægningen sit substrat - ikke fordi katalysatoren er forkert, men fordi basen er i opløsning.

Dette er ikke et belægningsproblem. Ru-Ir, Ir-Ta, platin, ingen af ​​dem løser det. Et platinlag modstår fluorid bedre end MMO, men i en platineret titanium struktur er fejlpunktet stadig titanium ved kanter, svejsninger og mikrorevner. Platin bygger ikke bro over et opløsende substrat. Den dyre fejl er at citere den samme anode som sidste gang, fordi tegningen ser bekendt ud. Anoden ændrede sig ikke. Det gjorde vandet.

I praksis er advarselsskiltene stille. Spændingen kryber op over uger. Ingen ser grubetæring i starten. Så vises en lille brun eller grå plet nær en svejsning, en kant, et bolthul. På det tidspunkt, hvor potentialet driver, har titanium allerede mistet lokal tykkelse. Opløsning ved sprækker koncentrerer fluorid yderligere, hvilket fremskynder angreb - en selvforstærkende sløjfe, der ikke stopper, når du hæver strømmen.

Feltregel, vi bruger: Hvis mediet har målbart F⁻, så spørg efter nummeret, før du citerer noget. Ikke "er der fluor" - frit fluor eller totalt, ppm, kompleksdannet eller ej, pH, temperatur, og om anoden sidder strømførende eller bløder efter nedlukning. Tærsklen er ikke en enkelt linje. Ved sur drift omkring pH 2-4 begynder frit fluorid over ca. 5-10 ppm at angribe grad 2 titanium; nær neutral skifter den mod 20-30 ppm; i højrent elektrovinding som kobberfolie er det praktiske mål under 1 ppm. Temperatur betyder lige så meget som koncentration - den samme ppm ved 80 grader kan være en størrelsesorden værre end ved 25 grader.

Hvad der faktisk virker i stedet:

Skift substratlogikken: tantalforstærkede kanter eller en ikke-titaniumbærer, hvor mediet er aggressivt surt plus fluoreret. En tynd tantaloxidbarriere mellem belægning og titanium bremser angrebet, men det er ikke en permanent løsning i vedvarende høj-fluorid service.

Skift anodeform: platineret titanium håndterer fluor bedre end MMO, når titaniumkanterne er afskærmet. Ti/PbO₂ kan tage mere misbrug i oxiderende syre, men alligevel når fluorid stadig titaniumbasen gennem defekter, og stærk alkali opløser PbO₂ - ikke et generelt svar.

Skift pligt: ​​lavere strømtæthed, ingen kontinuerlig hård drift, ingen polaritetsvending, skyl efter nedlukning, så fluorid ikke koncentreres i sprækker.

Skift spec-sproget: "anode skal overleve medium analyse X" i stedet for "Ir-Ta, 8 g/m², 20 år."

En titaniumanode er kun så stabil som filmen mellem belægningen og elektrolytten. Når den film er under fluorangreb, er ædelmetaloxiderne blot et godt katalyseret lag på en forsvindende base.