Wrth gymharu dau fath o amddiffyniad cathodig (CP), mae amddiffyniad cathodig anod aberthol (SACP) yn defnyddio anod aberthol wedi'i wneud o ddeunydd sy'n llai anadweithiol na'r strwythur sy'n cael ei warchod ac yn disbyddu'n raddol, tra bod amddiffyniad cathodig cyfredol argraff (ICCP) yn defnyddio deunydd allanol sy'n fel arfer yn isel iawn neu'n ffynhonnell gyfredol ar gyfer anodau na ellir eu defnyddio. Defnyddiwyd amrywiaeth o ddeunyddiau mewn systemau ICCP, ond mae cyfuniadau deunydd newydd yn dangos addewid mewn llawer o gymwysiadau.
# 1: Cyfuno platinwm a thitaniwm ar gyfer amddiffyniad cyrydiad uwch
Anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwmcyfuno priodweddau electrocemegol buddiol platinwm (Pt) â gwrthiant cyrydiad a phriodweddau eraill titaniwm. Maent yn anodau, a wneir fel arfer trwy adneuo haen denau iawn o fetel platinwm neu blatinwm ocsid ar swbstrad titaniwm yn electrocemegol. Mae gan yr anodau hyn wydnwch uchel fel anodau anadweithiol ac maent yn cael eu ffafrio oherwydd eu bod yn anhydawdd mewn electrolytau cyffredin.
Platinwmyn fetel gwerthfawr sy'n adnabyddus am ei briodweddau buddiol unigryw, gan gynnwys:
Gwrthiant cyrydiad uchel
Gwrthocsidydd
Dargludedd uchel
Y gallu i weithredu fel catalydd
Sefydlogrwydd cemegol uchel
Yn gallu cynhyrchu effeithiau arwyneb rhagorol
Mae'r gyfradd defnydd isel a ategir gan ddargludedd trydanol uchel yn golygu mai platinwm yw'r deunydd anod a ffafrir. Ond oherwydd ei gost uwch, mae gwahanol ddeunyddiau sy'n gwrthsefyll cyrydiad fel tantalwm (Ta), niobium (Nb) neu titaniwm (Ti) fel arfer wedi'u gorchuddio â haen denau o blatinwm i fanteisio ar yr eiddo ffafriol hyn.
Trwy electroplatio metel platinwm ar ditaniwm, gellir cynhyrchu haenau metel cyfansawdd ar y swbstrad hefyd. (Dysgwch fwy am y broses hon yn Sut mae Haenau Metel yn Diogelu Metelau rhag Cyrydiad.) Mae'r cyfansawdd hwn yn cynnwys metel titaniwm, platinwm, titaniwm ocsid, a chyfansoddion metelaidd titaniwm a phlatinwm. Bydd y broses trin gwres o haenau cyfansawdd yn cynhyrchu newidiadau mewn cyfansoddiad cemegol a morffoleg, a thrwy hynny wella eu perfformiad electrocemegol.
Mae cyflwyno anodau platinwm a phlatinwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm yn rhoi opsiynau a dewisiadau newydd ychwanegol i ddylunwyr systemau amddiffyn cathodig cyfredol argraffedig (ICCP), gan fod anodau wedi'u gwneud o gyfansoddion platinwm-titaniwm a chyfansoddion platinwm-tantalwm yn cynnig manteision ychwanegol. Newidiwr gêm. diwydiant amddiffyn cyrydiad, gan arwain at ei fabwysiadu'n eang.
Nid yw deunyddiau celloedd galfanig a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer anodau, megis magnesiwm a sinc, yn ddeunyddiau a ffefrir oherwydd eu bod yn swmpus, yn gostus i'w cynnal a bod yn rhaid eu disodli'n aml.
#2: Ymddygiad Cemegol Platinwm a Titaniwm
Platinwm yw'r deunydd o ddewis ar gyfer wyneb allanol yr anod oherwydd ei fod yn gallu gwrthsefyll cyrydiad yn fawr ac yn sicrhau bod cerrynt yn llifo yn y rhan fwyaf o gyfryngau electrolyt heb achosi ei hun i ffurfio haen inswleiddio. Gan nad yw'n cyrydu, ni chynhyrchir unrhyw gynhyrchion cyrydiad, ac mae'r gyfradd defnyddio yn isel iawn.
Mae platinwm yn anadweithiol mewn halwynau ac asidau tawdd, ond yn hydawdd mewn aqua regia. Nid oes unrhyw risg o embrittlement hydrogen. (Gallwch ddysgu am embrittlement hydrogen yn yr erthygl "Cyflwyniad i Embrittlement Hydrogen.") Mae'n un o'r ychydig fetelau prin sy'n gwrthsefyll clorid dŵr môr yn berffaith.
Mae titaniwm yn dangos ymwrthedd eithaf da i amgylcheddau morol (yn enwedig dŵr môr). Nid yw'n adweithio â thoddiannau crynodedig (80%) o gloridau metel. Fodd bynnag, mae'n agored i ymosodiad gan grynodiadau uwch o asid hydrofluorig (HF) ac asid hydroclorig poeth (HCl). Gall hyd yn oed hydrogen perocsid ac asid nitrig poeth gyrydu titaniwm. Yn gyffredinol, nid yw asiantau ocsideiddio yn ymosod ar titaniwm oherwydd ei fod yn ffurfio gorchudd ocsid amddiffynnol yn hawdd. Fodd bynnag, bydd sylweddau nad ydynt yn ocsideiddio fel asid sylffwrig (crynodiadau uwch na 5%) ac asid ffosfforig (crynodiadau uwch na 30%) yn ymosod ar ditaniwm. O safbwynt embrittlement hydrogen, mae titaniwm yn well deunydd anod na tantalwm.
#3: Manteision Anodes Titaniwm Gorchuddio Platinwm
Mae gan blatinwm fanteision anadweithiol electrocemegol, cryfder mecanyddol, prosesadwyedd a dargludedd trydanol da. Fodd bynnag, mae'n ddrud iawn. Mae datblygu deunyddiau platinwm sy'n seiliedig ar ditanwm a phlatinwm (platio a chladin) sy'n seiliedig ar ditanwm wedi agor y posibilrwydd o ddefnyddio'r deunyddiau hyn fel deunyddiau anod ar gyfer gorffeniad metel a systemau amddiffyn cathodig mewn cymwysiadau hanfodol.
Pan gaiff ei ddefnyddio fel anod mewn cyfrwng dyfrllyd fel dŵr môr, mae titaniwm yn ffurfio ffilm ocsid inswleiddio sefydlog ar yr wyneb, sy'n sefydlog o dan foltedd chwalu penodol, a thrwy hynny atal llif y cerrynt rhwng y cyfrwng dyfrllyd a'r anod. Mewn amgylchedd morol, mae'r ocsid a ffurfiwyd ar ditaniwm yn gallu gwrthsefyll foltedd o 12 folt, ac uwchlaw hynny mae'r inswleiddiad yn torri i lawr ac mae'r cerrynt trydanol yn dechrau'r broses gyrydu. Er enghraifft, mae gan Seawolf llong danfor yr Unol Daleithiau system amddiffyn cyrydiad awtomatig yn seiliedig ar anodau wedi'u gorchuddio â phlatinwm. Mae defnyddio anodau platinwm sy'n seiliedig ar ditanwm (neu blatinwm tantalwm) yn galluogi systemau amddiffyn cathodig gyda dwysedd cerrynt rhesymol a chost isel i amddiffyn llongau tanfor niwclear rhag diraddio yn y tymor hir.
Mae dulliau newydd o gynhyrchu anodau titaniwm ar raddfa fasnachol a ffurfio ffilmiau tenau platinwm ar anodau titaniwm trwy ddyddodiad anwedd, rholio ac electroplatio yn sicrhau cynhyrchu anodau gwydn o ansawdd uchel am gostau rhesymol.
Mae'r anodau hyn yn caniatáu dwyseddau cerrynt cymedrol heb effeithio ar y metel sylfaen. Nid oes angen i'r haen platinwm fod yn ddi-rym i sicrhau perfformiad effeithiol. Mae'r gwrthiant isel a gynhelir rhwng yr electrod a'r cyfrwng dyfrllyd (fel dŵr môr) yn sicrhau ffurfio ffilm ocsid gwydn ar ditaniwm, cyn belled â bod y foltedd yn parhau i fod o fewn ystod ddiogel. Mae'r anodau hyn yn ysgafn, o faint a siâp cyfleus, ac maent yn sicrhau sefydlogrwydd foltedd gweithredu oherwydd cyfradd defnydd platinwm isel fesul awr ampere.
Mewn cymwysiadau platio cromiwm caled, mae platinwm ar anodau titaniwm yn gyfeillgar i'r amgylchedd oherwydd eu bod yn rhydd o blwm. Maent yn cynnal eu geometreg am bron i dair blynedd, gan sicrhau amser segur byrrach a lleihau risgiau iechyd gweithwyr gan nad oes cromad plwm i'w drin. Mae gan anodau platinwm-titaniwm golledion egni is nag anodau plwm.
Er bod yn rhaid i anodau plwm fod ar ffurf gwialen a thaflen, gellir gwneud platinwm ar anodau titaniwm mewn siapiau T neu U, silindrau neu blatiau yn dibynnu ar geometreg y rhan sydd i'w phlatio.
Mae cyfradd defnyddio platinwm ar anodau titaniwm platinedig yn isel iawn ac yn gymesur â'r cerrynt. Yn achos cymwysiadau gwelyau ffynnon dwfn (ffynhonnau olew a nwy ar y tir), mae anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm yn ddewis arall hylaw, nad yw'n fregus yn lle anodau magnetit neu graffit, gan fod ganddynt dyllau diamedr bach ac felly maent hefyd yn arbed mwy o ddefnydd. o ffynhonnau dyfnion. Costau drilio.
Manteision cyffredinol defnyddio anod titaniwm wedi'i orchuddio â phlatinwms cynnwys:
Mae cyfradd defnydd isel yn arbed platinwm gwerthfawr
sefydlogrwydd dimensiwn da
Mae ymwrthedd cyrydiad yn sicrhau gwydnwch a chynnal a chadw hawdd
Pwysau ysgafn a dosbarthiad cerrynt da yn ystod platio
#4: Anfanteision Anodes Titaniwm wedi'u Gorchuddio â Platinwm
Fel deunydd sylfaen ar gyfer anodau wedi'u gorchuddio â phlatinwm, mae gan ditaniwm yr anfantais o dargludedd trydanol is o'i gymharu â niobium neu gopr. Mae foltedd chwalu isel hefyd yn gyfyngiad pwysig ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys cyfryngau clorid. Mae'r foltedd gweithredu is o 8 folt yn lleihau'r dwysedd presennol. Defnyddir platinwm ar anodau matrics titaniwm mewn cymwysiadau lle nad yw dargludedd is a photensial chwalu yn bryder. Ar gyfer gwell dargludedd, weithiau defnyddir anodau titaniwm copr-craidd wedi'u gorchuddio â phlatinwm.
Mae cymwysiadau anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm yn gyfyngedig i'r electrolytau hynny nad ydynt yn adweithio â thitaniwm. Ni ellir eu defnyddio mewn baddonau cromiwm sy'n cynnwys fflworid.
#5: Gwydnwch Ffilm Platinwm
Mae gwneuthuriad anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm wedi parhau i esblygu a gwella dros y ddau ddegawd diwethaf. Er bod technegau electrododiad ar gyfer cotio platinwm yn parhau i fod yn boblogaidd, mae cyflawni adlyniad ar ditaniwm wedi'i oresgyn trwy rag-garwhau'r wyneb titaniwm a rhag-orchuddio ffilm paent preimio dargludol denau iawn dros yr is-haen ysgythru. Anawsterau cotio.
Yn ôl rhai astudiaethau, mae trwch cotio platinwm fel arfer yn 1 i 5 micron, a gall gyrraedd 2 0 micron mewn cymwysiadau arbennig ar gyfer amddiffyniad cathodig. Er mwyn sicrhau amddiffyniad cathodig o'r dec bont dros y tir, datblygwyd aloi titaniwm craidd-copr gyda gwain platinwm 2.5 micron. Daeth yr astudiaeth i'r casgliad ymhellach y gallai'r defnydd o blatinwm mewn hydoddiannau sodiwm clorid crynodedig fod yn llai na 0.1 ug yr awr ampere-awr, ond mewn dŵr môr (dirlawnder deg y cant) gall defnydd platinwm fod mor uchel ag 1 ug yr awr ampere.
Ar gyfer systemau amddiffyn cathodig cyddwysyddion gorsafoedd pŵer sy'n defnyddio cymysgedd o ddŵr afon a dŵr môr, mae'r gyfradd defnydd platinwm yn codi'n sydyn oherwydd dyddodiad ocsigen a chlorin ar yr un pryd, tra mewn dŵr hallt mae'r gyfradd defnydd platinwm yn codi'n sydyn oherwydd presenoldeb solidau toddedig. . Mae platinwm yn codi i ddegau o ficrogramau yr awr ampere.
Yn achos platio nicel, gall presenoldeb llacharwyr effeithio ar gyfradd y defnydd o blatinwm, a all gael ei waethygu gan gynnwys siwgr y porthiant heli yn y llong dur. (Cewch gyflwyniad i electroplatio yma.)
#6: Cymwysiadau Anodes Titaniwm wedi'u Gorchuddio â Platinwm
Mae prif ddefnyddiau anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm ym maes trin wynebau metel a diogelu cathodig o fetelau fferrus a ddefnyddir mewn strwythurau sydd wedi'u claddu yn y pridd a dur sy'n agored i'r amgylchedd morol, megis llwyfannau cynhyrchu olew a nwy, llongau, ffynnon olew casinau a phier. Mewn rhai o'r cymwysiadau hyn, mae anodau platinwm-titaniwm yn cystadlu'n llwyddiannus ag electrodau graffit a phlwm rhatach.
Mae gweithfeydd prosesu sy'n defnyddio titaniwm wedi'i orchuddio â phlatinwm yn cynnwys planhigion electroclorineiddio, bragdai, melinau papur a chynhyrchwyr cemegau fel adweithyddion, perchloradau a chloradau.
Defnyddir anodau titaniwm â gorchudd platinwm yn helaeth mewn prosesau electrolysis. Maent wedi disodli anodau plwm yn llwyddiannus mewn cymwysiadau electroplatio oherwydd eu defnydd is, cywirdeb dimensiwn, gallu i greu trwch adneuo manwl gywir ar y geometregau gofynnol, cemeg platio rhagweladwy, a rhwyddineb cynnal a chadw. Gellir dylunio a ffurfio'r anodau hyn yn geometregau amrywiol yn dibynnu ar y rhan sydd i'w phlatio. Mae platinwm ar anodau titaniwm yn anod a ffafrir yn fawr ar gyfer electrodeposition o gopr, cromiwm, platinwm, nicel, palladium ac aur.
Cais dwr môr
Defnyddir titaniwm wedi'i orchuddio â phlatinwm yn bennaf fel deunydd anod ar gyfer amddiffyn llongau morol â cathodig, yn enwedig ar gyfer gwrth-cyrydu corff a'i gydrannau, gan gynnwys llyw, systemau pwmp, rhannau cylchdroi, llafnau gwthio, piblinellau, cydrannau a strwythurau tanddwr, tanciau balast, a systemau dociau. strwythur a rhan cargo.
ceisiadau tanddaearol
Defnyddir anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm mewn systemau amddiffyn cathodig ar gyfer tanciau storio tanddaearol, pibellau, gwaelodion tanciau, siacedi cebl a strwythurau wedi'u claddu o dan briddoedd cyrydol. (Dysgwch fwy am effeithiau cyrydiad pridd yn Cyflwyniad i Gyrydiad Pridd.)
Cymwysiadau olew a nwy
Defnyddir anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm ac anodau tantalwm mewn systemau amddiffyn cathodig i amddiffyn pibellau, casio, gwiail sugno a thanciau storio uwchben y ddaear rhag cyrydiad.
Systemau carthffosiaeth, systemau cyflenwi dŵr a strwythurau concrit cyfnerthedig
Defnyddir platinwm ar anodau titaniwm mewn systemau amddiffyn cathodig mewn gweithfeydd trin dŵr gwastraff, seilwaith cyflenwi dŵr a strwythurau dur.
i gloi
Mae anodau titaniwm wedi'u gorchuddio â phlatinwm wedi disodli anodau plwm yn llwyddiannus mewn platio cromiwm caled oherwydd eu manteision o gostau cynnal a chadw is, ansawdd dyddodiad gwell, a mwy o gynhyrchiant a chysondeb. Maent wedi cyflawni goruchafiaeth fel y dewis cyntaf ar gyfer peirianwyr cyrydiad ar gyfer amddiffyniad cathodig cyfredol argraffedig o ddur sy'n agored i amgylcheddau morol. Mae cymwysiadau newydd yn cael eu datblygu i fanteisio ar briodweddau uwch titaniwm â gorchudd platinwm.