電解液中のフッ化物: コーティングがチタンを保護できない理由

かつてバイヤーが電気酸化タンクの図面を送り、「前回のプロジェクトのような通常の Ir-Ta 陽極」を求めました。最後のプロジェクトは銅箔でした。これは、フッ化物を含むエッチャント回収ストリームでした。同じ形状、紙上の同じ電流密度、完全に異なる故障経路。

チタンは腐食しにくいです。だからこそ人々はそれを信頼するのです。しかし、チタンの不動態皮膜にはフッ素イオンという弱点が知られています。低濃度であっても、F⁻ は膜が再形成されるよりも早く TiO₂ と反応します。反応はTiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → [TiF₆]²⁻ + 2H₂Oです。ヘキサフルオロチタン酸錯体は溶解して除去される。コーティングはそのフィルムの上にあります。コーティングの下のフィルムが攻撃されると、コーティングはその基材を失います。これは触媒が間違っているためではなく、基材が溶解しているためです。

これはコーティングの問題ではありません。 Ru-Ir、Ir-Ta、プラチナ、どれもそれを修正しません。白金層は MMO よりもフッ化物に対する耐性が優れていますが、白金処理されたチタン構造では、故障点は依然としてエッジ、溶接部、および微小亀裂のチタンです。プラチナは溶解する基質を橋渡ししません。高価な間違いは、図面に見覚えがあるため、前回と同じ陽極を引用していることです。アノードは変化しませんでした。水はそうでした。

実際には、警告サインは静かです。電圧は数週間にわたって徐々に上昇します。最初は誰もピットに気づきません。その後、溶接部、エッジ、ボルト穴の近くに小さな茶色または灰色の斑点が現れます。電位がドリフトするまでに、チタンはすでに局所的な厚さを失っています。隙間での溶解によりフッ化物がさらに集中し、攻撃が加速されます。つまり、電流を上げても止まらない自己増幅ループです。

私たちが使用するフィールドルール: 媒体に測定可能な F⁻ がある場合、何かを引用する前に数値を尋ねます。 「フッ化物があるかどうか」ではなく、遊離フッ化物または総フッ化物、ppm、複合体か否か、pH、温度、およびシャットダウン後にアノードが通電状態にあるか浸漬しているか。しきい値は単一行ではありません。 pH 2 ～ 4 付近の酸性環境では、約 5 ～ 10 ppm を超える遊離フッ化物がグレード 2 チタンを攻撃し始めます。中性付近では 20 ～ 30 ppm にシフトします。銅箔のような高純度の電解採取では、実際の目標は 1 ppm 未満です。温度は濃度と同じくらい重要です。80 度では同じ ppm でも 25 度よりも 1 桁悪くなる可能性があります。

代わりに実際に機能するもの:

基板ロジックを変更します。タンタルで強化されたエッジ、または媒体が強酸性でフッ素化されている非チタン製キャリアです。コーティングとチタンの間にある酸化タンタルの薄い障壁は攻撃を遅らせますが、これは持続的な高フッ化物使用における永久的な解決策ではありません。

アノードの形状を変更します。チタンのエッジがシールドされている場合、白金処理されたチタンは MMO よりもフッ化物をうまく処理します。 Ti/PbO₂ は酸化性の酸でより乱用される可能性がありますが、フッ化物は依然として欠陥を通じてチタンベースに到達し、強アルカリは PbO₂ を溶解します。これは包括的な答えではありません。

デューティを変更します。電流密度を下げ、連続的なハードランを行わず、極性反転を行わず、シャットダウン後にすすぎ、隙間にフッ化物が集中しないようにします。

仕様の文言を変更します。「Ir-Ta、8 g/m²、20 年」ではなく「アノードは中程度の分析 X に耐える必要があります」に変更します。

チタンアノードの安定性は、コーティングと電解質の間の膜と同程度です。その膜がフッ化物の攻撃を受けると、貴金属酸化物は、消失するベース上の十分に触媒された層にすぎません。