Fluorid u elektrolitu: Zašto premaz ne može spasiti titanijum

Kupac je jednom poslao nacrt za rezervoar za elektrooksidaciju i tražio "uobičajenu Ir-Ta anodu, kao i zadnji projekat". Zadnji projekat je bila bakarna folija. Ovaj je bio tok koji je sadržavao fluorid. Isti oblik, ista gustoća struje na papiru, potpuno drugačiji put kvara.

Titanijum ne korodira lako. Zato mu ljudi veruju. Ali pasivni film titanijuma ima poznatu slabu tačku: jon fluorida. Čak i pri niskoj koncentraciji, F⁻ reaguje sa TiO₂ brže nego što se film može reformisati. Reakcija je TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂O. Heksafluorotitanatni kompleks se rastvara. Premaz se nalazi na vrhu tog filma. Kada se napadne film ispod premaza, premaz gubi svoju podlogu - ne zato što je katalizator pogrešan, već zato što se baza otapa.

Ovo nije problem sa premazom. Ru-Ir, Ir-Ta, platina, niko od njih to ne popravlja. Sloj platine otporan je na fluor bolje od MMO, ali u strukturi od platiniziranog titana tačka kvara je još uvijek titan na rubovima, zavarenim dijelovima i mikropukotinama. Platina ne premošćuje supstrat koji se rastvara. Skupa greška je citiranje iste anode kao prošli put jer crtež izgleda poznato. Anoda se nije promijenila. Voda jeste.

U praksi su znakovi upozorenja tihi. Napon raste sedmicama. U početku niko ne vidi udubljenje. Tada se pojavljuje mala smeđa ili siva mrlja u blizini zavara, ruba, rupe za vijak. U trenutku kada se potencijal povlači, titan je već izgubio lokalnu debljinu. Otapanje u pukotinama dodatno koncentriše fluor, koji ubrzava napad - petlja koja se samopojačava i ne prestaje kada podignete struju.

Pravilo polja koje koristimo: ako medij ima mjerljiv F⁻, pitajte za broj prije nego što bilo šta citirate. Ne "ima li fluorida" - slobodni fluor ili ukupan, ppm, u kompleksu ili ne, pH, temperatura i da li anoda stoji pod naponom ili se upija nakon isključivanja. Prag nije jedna linija. U kiseloj upotrebi oko pH 2–4, slobodni fluorid iznad otprilike 5–10 ppm počinje da napada titanijum stepena 2; blizu neutralnog pomera se prema 20–30 ppm; u visokoj čistoći kao što je bakarna folija, praktični cilj je ispod 1 ppm. Temperatura je važna koliko i koncentracija - isti ppm na 80 stepeni može biti red veličine gori nego na 25 stepeni.

Šta zapravo radi umjesto toga:

Promijenite logiku supstrata: rubovi ojačani tantalom ili nosač koji nije od titana gdje je medij agresivno kisel i fluoriran. Tanka barijera od tantal oksida između premaza i titanijuma usporava napad, ali to nije trajno rešenje u trajnom radu sa visokim sadržajem fluora.

Promenite oblik anode: platinizovani titanijum bolje podnosi fluor od MMO kada su ivice od titanijuma zaštićene. Ti/PbO₂ može podnijeti više zloupotrebe u oksidirajućoj kiselini, ali fluorid i dalje dolazi do titanijumske baze kroz defekte, a jaka lužina otapa PbO₂ - nije potpuni odgovor.

Promijenite rad: niža gustina struje, bez kontinuiranog rada, bez promjene polariteta, ispiranje nakon isključivanja kako se fluorid ne bi koncentrisao u pukotinama.

Promijenite jezik specifikacije: "anoda mora preživjeti srednju analizu X" umjesto "Ir-Ta, 8 g/m², 20 godina."

Titanijumska anoda je stabilna samo onoliko koliko je stabilan film između premaza i elektrolita. Kada je taj film napadnut fluorom, oksidi plemenitih metala su samo dobro katalizirani sloj na bazi koja nestaje.