Platinum является отличным выбором для анодного материала из -за его высокой проводимости и низкого потребления. Однако его высокая стоимость ограничивает его общее использование. Чтобы преодолеть это, тонкий слой платины может быть обрезан или гальванирован на недорогих подложке, что делает его более практичным раствором. Этот подход также помогает увеличить эффективную площадь поверхности анода. Для того, чтобы это работало, материал субстрата должен иметь возможность образовывать изолирующую оксидную пленку в анодных условиях. Титан и ниобий являются двумя наиболее часто используемыми субстратами для этой цели.
Платинизированные титановые аноды, Объединение платины и титана для выдающейся профилактики коррозии
Платинированные титановые аноды объединяют полезные электрохимические свойства платины (PT) с коррозионной устойчивостью и другими качествами титана. Они представляют собой аноды, обычно создаваемые путем отложения тонкого слоя платинового металла или оксидов платины на титановый субстрат посредством электрохимического осаждения. Эти аноды функционируют как стабильные, долговечные инертные аноды и предпочтительны из -за их нерастворимости в обычно используемых электролитах.
Платинированные титановые аноды изготавливаются с помощью структуры титанового база, в виде пластины, стержня, провода, сетки или трубки (или любой формы в соответствии с запросом).
Platinum - это драгоценный металл, известный своими уникальными благоприятными атрибутами, в том числе:
- Высокая устойчивость к коррозии
- Устойчивость к окислению
- Высокая электрическая проводимость
- Способность действовать как катализатор
- Высокая химическая стабильность
- Способность производить отличную отделку
Низкая скорость потребления, поддерживаемая высокой электрической проводимостью, делает платину предпочтительным анодным веществом. Но из -за его высокой стоимости только тонкий слой платины обычно выкладывают на различные коррозионные материалы, такие как тантал (Лицом), ниобий (NB) или титан (TI), чтобы воспользоваться этими благоприятными особенностями.
Электрическая проводимость и коррозионная устойчивость ниобия превосходят титан, как и потенциал разрушения, который намного выше, чем у титана. Тем не менее, ниобиум дороже. Сообщалось, что оксид титана терпит неудачу при распаде при анодных потенциалах в диапазоне 10 В, в то время как пленки ниобиума могут выдержать напряжение разбивки до 80 В.
При гальванизации платинового металла на титане, композитное металлическое покрытие также может быть получено на подложке. Этот композит состоит из титанового металла, платины, оксидов титана и металлических соединений титана и платина. Процесс теплового обработки композитного покрытия дает изменения в химическом составе и морфологии, которые улучшают его электрохимические свойства.
Внедрение платиновых и платиновых облицовочных анодов предоставило дополнительные новые варианты и выбор дизайнерам впечатленных современных систем катодной защиты, потому что дополнительные преимущества, предлагаемые анодами из композитов Platinum на титане, являются изменениями игр в отрасли защиты коррозии, что позволяет их широко распространенному внедрению.
Гальванические материалы, обычно используемые в анодах, таких как магний и цинк, не являются предпочтительными материалами, поскольку они являются громоздкими, дорогими для обслуживания и должны часто заменяться.
Химическое поведение платины и титана
Платина предпочтительнее на внешней поверхности анода, потому что она очень устойчива к коррозии и может обеспечить поток тока в большинстве электролитных средств, не приводя к образованию изоляционного слоя на себе. Поскольку он не коррозится, он не производит коррозионные продукты и, следовательно, скорость потребления очень низкая.
Платиновый инертный в слитых солях и кислотах, тогда как он растворяется в аква -режиме. Там нет риска охлаждения водорода. Это один из немногих редких металлов, которые идеально противостоят хлоридам морской воды.
Титан демонстрирует достаточно хорошую устойчивость к морской среде (в частности, морская вода). Он не реагирует с концентрированными (80%) растворами металлических хлоридов. Тем не менее, он подвержен атаке гидрофлюорической кислотой (HF) и горячей соляной кислотой (HCl) более высоких концентраций. Даже перекись водорода и горячая азотная кислота могут атаковать титан. Окислительные агенты обычно не атакуют титан, потому что он легко образует защитное оксидное покрытие. Однако некидизирующие вещества, такие как серная кислота (выше 5% концентрации) и фосфорная кислота (выше 30%), могут атаковать титан.
Преимущества платинизированных титановых анодов
Platinum имеет преимущества электрохимической инертности, механической прочности, работоспособности и благоприятной электропроводности. Однако это чрезмерно дорого. Разработка Platinum на титановых материалах открыла возможность использования их для анодных материалов для систем отделки металла и катодной защиты в критических применениях.
При использовании для анодов в водной среде, таких как морская вода, титан образует стабильный слой изоляционной оксидной пленки на поверхности, который стабилен ниже определенного напряжения разбивки, что предотвращает поток тока между водной средой и анодом. В морской среде оксид, образованный на титане, способен выдержать 12 вольт, за пределами которого изоляционный барьер разбивается, а поток тока запускает процесс коррозии. Например, американская подводная подводная лодка имеет автоматическую систему защиты от коррозии, основанную на платиновой аноде. Использование Platinum на титановых анодах позволило системе CP с разумной плотностью тока и низкой стоимостью, которая защищает подводную лодку с ядерным питанием от ухудшения на долгосрочной основе.
Новые способы производства титановых анодов в коммерческом масштабе и тонких пленках платины на титановых анодах путем паров депозиции, прокатки и покрытия обеспечивают превосходные и прочные аноды при разумной цене.
Эти аноды допускают умеренную плотность тока, не влияя на основной металл. Платиновые слои не должны быть свободными от пор, чтобы обеспечить эффективную производительность. Низкое сопротивление, которое поддерживается между электродом и водной средой (например, морской водой), обеспечивает образование прочной оксидной пленки на титане, так как напряжение поддерживается в безопасном диапазоне. Эти аноды могут быть легкими и удобными размерами и формой, а также обеспечивать стабильность рабочего напряжения из-за низкой скорости потребления платины на амперс.
В приложениях с твердым хромированием платины на титановых анодах экологически чистые, потому что они не имеют свинца. Они поддерживают свою геометрическую форму в течение почти трех лет, обеспечивают низкий простоя и представляют более низкий риск для здоровья сотрудников, поскольку не существует хромата свинца, который будет утилизировать. Потери энергии ниже с анодами платинового титана по сравнению с анодами свинца.
В то время как свинцовые аноды должны быть стержнями и простынями, платина на титановых анодах может быть изготовлен в T или U -формах, цилиндрах или пластинах, основанных на геометрических формах деталей, которые необходимо выложить.
Скорость потребления платины на платинизированных титановых анодах низкая и пропорциональна текущему потоку. В случае глубоких применений из скважины (для наземных нефтяных и газовых скважин) платинизированные титановые аноды представляют собой легко управляемую, нерушительную альтернативу магнетитовым или графитовым анодам, поскольку они поставляются с малым диаметровым отверстием, тем самым также сохраняя расходы на глубокое бурение.
Общие преимущества использования платинизированных титановых анодов включают в себя:
- Низкий уровень потребления, который сохраняет драгоценную платину
- Благоприятная стабильность размерных
- Коррозионная стойкость обеспечивает долговечность с легкой обстановкой
- Легкий вес, а также благоприятное распределение тока при гальванике
Недостатки
В качестве субстрата для платинизированных анодов титан имеет недостаток более низкой электропроводности по сравнению с ниобиумом или медью. Низкое напряжение поломки также является важным ограничением для приложений, которые включают в себя хлоридную среду. Более низкое рабочее напряжение в 8 вольт уменьшает плотность тока. Платина на титановых субстратных анодах используется в приложениях, где более низкая электрическая проводимость и потенциал разрушения не являются проблемой. Для лучшей электрической проводимости иногда используются платинизированные титановые аноды.
Приложения для платинизированных титановых анодов ограничены теми электролитами, которые не реагируют с титаном. Они не могут быть использованы в хромовых ваннах, которые содержат фториды.
Долговечность платиновых фильмов.
Производство платинизированных титановых анодов развивалось и улучшилось за последние два десятилетия. Хотя техника электродезания для покрытия платины продолжает быть популярной, была преодолена сложность достижения приличного покрытия на титано.
Согласно некоторым исследованиям, толщина платинового покрытия обычно варьируется от одного до пяти микрон, и при специальных применениях катодной защиты (толщина) может достигать 20 микрон. Для катодной защиты на палубах на берегу был разработан титановый медь с 2,5 микрон платиновой оболочкой. Исследования также пришли к выводу, что в концентрированном растворе NaCl потребление платины может составлять менее 0,1 микрограммы на ампер-часа, тогда как в морской воде (десять процентов насыщений) он может подняться до одного микрограмма на амперс.
Для систем катодной защиты конденсаторов электростанции, использующих смесь речной и морской воды, скорость потребления платины поднимается из-за одновременной эволюции кислорода наряду с хлором и со солоноватой водой из-за присутствия растворенных твердых веществ. Потребление платиновой розы до десятков микрограммов на ампер.
В случае гальванизации никеля присутствие осветляющих агентов может повлиять на скорость потребления платины, тогда как содержание сахара в сырнике рассола в стальных сосудах подчеркивало скорость потребления платины.