- موضوع آبکاری فلزات گران بها مقالات علمی
- تاریخ 13 دی 1402
- 0 نظر
- 702بازدید
ویژگی های آند تیتانیوم پلاتین
1: آند تیتانیوم پلاتین مقاوم در برابر خوردگی
آندهای تیتانیوم پلاتین، ویژگی های الکتروشیمیایی مطلوب پلاتین (Pt) را با مقاومت به خوردگی و سایر ویژگی های تیتانیوم ترکیب می کنند. آنها آندهایی هستند که معمولاً از آبکاری پلاتین یا اکسیدهای پلاتین بر روی یک بستر تیتانیوم تولید می شوند. این آندها به عنوان آندهای بی اثر با دوام بالا عمل می کنند و به دلیل نامحلول ماندن در انواع الکترولیت ها رایج هستند.
پلاتین یک فلز گرانبها است که به دلیل ویژگی‌های مطلوب منحصر به فردش از جمله:
مقاومت بالا در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون، هدایت الکتریکی بالا، پایداری شیمیایی بالا و نرخ مصرف کم که توسط هدایت الکتریکی بالا پشتیبانی می شود، پلاتین را به ماده‌ای تبدیل می کند که در استفاده به عنوان آند بسیار مهم است. اما به دلیل هزینه بالای آن، معمولاً فقط یک لایه نازک پلاتین روی مواد مختلف مقاوم در برابر خوردگی مانند تانتالیوم (Ta)، نیوبیم (Nb) یا تیتانیوم (Ti) برای استفاده از این ویژگی‌های مطلوب آبکاری می‌شود.
با آبکاری پلاتین بر روی تیتانیوم، می توان یک پوشش فلزی کامپوزیت نیز روی زیرلایه تولید کرد. این کامپوزیت از فلز تیتانیوم، پلاتین، اکسیدهای تیتانیوم و ترکیبات فلزی تیتانیوم و پلاتین تشکیل شده است. فرآیند عملیات حرارتی پوشش کامپوزیت تغییراتی در ترکیب شیمیایی و مورفولوژی ایجاد می کند که باعث بهبود خواص الکتروشیمیایی آن می شود. اما مواد گالوانیکی مانند منیزیم و روی، برای استفاده به عنوان زیرلایه‌ی پوشش پلاتین ترجیح داده نمی‌شوند زیرا در برابر خوردگی احتمالی مقاوم نیستند، نگهداری آنها گران است و باید مرتباً جایگزین شوند.
استفاده از آندهای پلاتین، گزینه‌ها و انتخاب‌های جدیدی را برای طراحان سیستم‌های حفاظت کاتدی تحت تأثیر جریان (ICCP) فراهم کرده است، زیرا مزایای آندهای ساخته‌شده از کامپوزیت‌های پلاتین روی تیتانیوم و پلاتین روی تانتالیوم، بسیار حائز اهمیت هستند.
2: رفتار شیمیایی پلاتین و تیتانیوم در آند تیتانیوم پلاتین
آبکاری پلاتین روی سطح بیرونی آند تیتانیوم پلاتین از این محصول در برابر خوردگی محافظت می کند و می تواند جریان را در اکثر محیط های الکترولیت بدون ایجاد لایه‌ی عایق، انتقال دهد. همچنین پلاتین در نمک‌های ذوب شده و اسیدها بی اثر است، و تنها در تیزاب حل می شود. علاوه بر این فلز پلاتین در معرض خطر شکنندگی هیدروژنی وجود ندارد. و یکی از معدود فلزات کمیابی است که کاملاً در برابر ترکیبات کلریدی آب دریا مقاوم است.
همین طور تیتانیوم مقاومت نسبتا خوبی در برابر محیط های کلریدی غلیظ از خود نشان می‌دهد. با این حال، مستعد واکنش با هیدروفلوئوریک اسید (HF) و هیدروکلریک اسید داغ (HCl) با غلظت های بالا است. حتی هیدروژن پر اکسید و نیتریک اسید داغ می توانند با تیتانیوم واکنش دهند. اما عوامل اکسید کننده معمولاً با تیتانیوم واکنش نمی‌دهند زیرا به راحتی یک پوشش اکسید محافظ ایجاد می کند. با این حال، موادی مانند سولفوریک اسید (با غلظت بالای 5٪) و فسفریک اسید (بالای 30٪) می توانند با تیتانیوم واکنش دهند. از نظر شکنندگی هیدروژنی، تیتانیوم بهتر از تانتالیوم به عنوان ماده آند عمل می کند.
3: مزایای آند تیتانیوم پلاتین
پلاتین دارای مزایای زیادی از جمله بی اثری الکتروشیمیایی، استحکام مکانیکی، کارایی و هدایت الکتریکی مطلوب است. با این حال، بسیار گران است. آبکاری پلاتین بر روی تیتانیوم و تانتالیوم امکان استفاده از این مواد را به عنوان آند برای تکمیل فلز و سیستم‌های حفاظت کاتدی در کاربردهای متنوعی فراهم کرده است.
هنگامی که آند پلاتین در محیط های آبی مانند آب دریا استفاده می شوند، تیتانیوم یک لایه عایق اکسیدی بر روی سطح تشکیل می دهد که تحت ولتاژ شکست مشخصی پایدار است، بنابراین از نفوذ جریان به زیرلایه آند جلوگیری می کند. در محیط دریایی، اکسید تشکیل شده بر روی تیتانیوم قادر به مقاومت در برابر 12 ولت است که فراتر از آن سد عایق شکسته شده و نفوذ جریان فرآیند خوردگی را آغاز می کند. به عنوان مثال، برخی از زیر دریایی‌ها دارای یک سیستم خودکار محافظت در برابر خوردگی بر اساس آندهای پوشش داده شده با پلاتین است که با ایجاد یک سیستم حفاظت کاتدی سطح آن را از خوردگی‌های ناشی از محیط‌های دریایی محافظت می‌کند.
روش‌های جدیدی برای پوشش دهی پلاتین بر روی آندهای تیتانیوم و تانتالیوم با رسوب بخار، نورد و آبکاری، در مقیاس تجاری توسعه یافته است. این آندها باعث ایجاد جریان الکتریکی در الکترولیت بدون اثر گذاری بر سطح فلز می‌شوند. برای اطمینان از عملکرد موثر آند، پوشش پلاتین ایجاد شده باید یکنواخت و نفوذ ناپذیر باشند.
در کاربردهای آبکاری کروم سخت، آند پلاتین در مقایسه با آندهای سرب برای محیط زیست بی خطر هستند، عمر مفید بالاتری دارند و تلفات انرژی آنها کمتر است. علاوه بر این به دلیل عدم تشکیل کرومات سرب در فرایند آبکاری، خطر کمتری برای سلامتی کارکنان دارند. همچنین این آندها در انواع اندازه‌ها و اشکال ساخته می‌شوند و به دلیل نرخ پایین مصرف پلاتین، پایداری ولتاژ عملیاتی را تضمین می‌کنند. بر خلاف آندهای سربی که باید میله و یا ورق باشند، آند پلاتین را به شکل T یا U، استوانه‌ای یا صفحه‌ای، بر اساس اشکال هندسی قطعاتی که قرار است آبکاری شوند، می‌توان ساخت.
میزان مصرف پلاتین در آند پلاتین، کم و متناسب با چگالی جریان است. در مورد کاربردهای زیرزمینی در چاه‌های عمیق مانند چاه‌های نفت و گاز زیرزمینی، آند پلاتین جایگزینی آسان و غیرشکننده برای آندهای مگنتیت یا گرافیت هستند.
مزایای کلی استفاده از آند پلاتین عبارتند از:
- نرخ مصرف کم که پلاتین گرانبها را حفظ می کند.
- ثبات ابعادی مطلوب.
- مقاومت در برابر خوردگی و سایش.
- وزن سبک و همچنین ایجاد چگالی جریان مطلوب در آبکاری.
4: معایب آند تیتانیوم پلاتین
نقطه ضعف تیتانیوم به‌عنوان بستری برای آندهای پلاتینه شده، در مقایسه با نیوبیوم یا مس، رسانایی الکتریکی پایین‌تر آن است. ولتاژ شکست کم نیز یک محدودیت مهم برای کاربردهایی است که شامل محیط‌های کلریدی است در این موارد ولتاژ کاری کمتر از 8 ولت، چگالی جریان را کاهش می دهد. آند پلاتین در کاربردهایی استفاده می‌شوند که جریان الکتریکی پایین‌تر و پتانسیل شکست نگران کننده نیست. برای ایجاد جریان الکتریکی بهتر، گاهی اوقات از آند پلاتین با مغز مس استفاده می شود.کاربرد آند پلاتین محدود به الکترولیت‌هایی است که با تیتانیوم واکنش نمی دهند به همین علت آنها را نمی توان در حمام های کروم حاوی فلوراید استفاده کرد.
5: دوام پوشش پلاتین در آندهای تیتانیوم پلاتین
تولید آند پلاتین طی دو دهه گذشته تکامل یافته و بهبود یافته است. اگرچه روش آبکاری الکتریکی برای ایجاد پوشش پلاتین همچنان رایج است، اما مشکل دستیابی به یک پوشش چسبنده‌ی پلاتین روی تیتانیوم با آماده سازی سطح تیتانیوم و پوشش دادن زیرلایه اچ شده با یک لایه بسیار نازک از یک پرایمر رسانا برطرف شده است. بر اساس برخی مطالعات، ضخامت پوشش پلاتین به طور کلی از یک تا پنج میکرون متغیر است و در کاربردهای خاص حفاظت کاتدی، (ضخامت) تا 20 میکرون می‌رسد. مطالعات نشان می‌دهند که در محلول غلیظ سدیم کلرید، مصرف پلاتین می تواند کمتر از 0.1 میکروگرم در آمپر ساعت باشد، در حالی که در آب دریا (ده درصد اشباع) می تواند تا یک میکروگرم در آمپر ساعت افزایش یابد. برای سیستم‌های حفاظت کاتدی کندانسورهای نیروگاهی با استفاده از مخلوط آب رودخانه و دریا، نرخ مصرف پلاتین به دلیل تکامل همزمان اکسیژن همراه با کلر افزایش می‌یابد و با آب شور، به دلیل وجود مواد جامد محلول، مصرف پلاتین به ده ها میکروگرم در آمپر ساعت افزایش می‌یابد.
6: کاربردهای آند تیتانیوم پلاتین
آندهای پلاتین به دلیل خواص منحصر به فرد خود دارای کاربردهای گسترده ای هستند که آنها را برای صنایع و فرآیندهای مختلف مناسب می کند. برخی از کاربردهای کلیدی این آندها عبارتند از:
آبکاری:
آندهای پلاتین معمولاً در فرآیندهای آبکاری برای پوشش دهی انواع فلزات بر روی یک بستر استفاده می شوند. آنها رسانایی و پایداری عالی را ارائه می دهند و نتایج یکنواخت و با کیفیت بالا را تضمین می کنند.
حفاظت کاتدی:
آندهای پلاتین در سیستم های حفاظت کاتدی برای جلوگیری از خوردگی سازه‌های فلزی مانند خطوط لوله، مخازن ذخیره سازی و سازه های بتنی تقویت شده، استفاده می شود. آنها به عنوان آندهای بی اثر عمل می کنند و با کاهش احتمال اکسیداسیون از ساختارها در برابر خوردگی محافظت کنند.
الکترولیز:
آندهای پلاتین نقش حیاتی در فرآیندهای الکترولیتی مختلف، مانند تولید کلر و هیدروکسید سدیم در صنعت کلرقلیایی و فرآیندهای الکترووینینگ فلزی دارند.
تصفیه آب:
این آندها در کاربردهای تصفیه آب برای اکسید کردن آلاینده ها و ضد عفونی آب استفاده می شوند. آنها به حذف ناخالصی ها و عوامل بیماری زا و تولید آب آشامیدنی سالم کمک می کنند.
الکترودیالیز:
آندهای پلاتین در فرآیندهای الکترودیالیز استفاده می‌شوند که شامل جداسازی انتخابی یون‌ها از محلول با استفاده از میدان الکتریکی است.
سنتز الکتروشیمیایی:
در سنتز شیمیایی آلی و معدنی، از آندهای پلاتین برای تسهیل واکنش های الکتروشیمیایی و تولید ترکیبات خاص استفاده می شود.
الکترووینینگ:
آندهای پلاتین در فرآیندهای الکترووینینگ فلزات استفاده می شوند، جایی که فلزات از سنگ معدن آنها از طریق الکترولیز استخراج می شوند.
تحقیقات و آزمایشگاه:
آندهای پلاتین در کاربردهای مختلف تحقیقاتی و آزمایشگاهی، مانند توسعه فرآیندها و آزمایش‌های جدید الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربردهای آند تیتانیوم پلاتین در مصارف حفاظت کاتدی
استفاده اولیه از آند پلاتین در زمینه حفاظت کاتدی فلزات آهنی است که در سازه های مدفون در خاک و سازه‌های فولادی که در معرض محیط های دریایی هستند مانند سکوهای تولید نفت و گاز، کشتی ها، پوشش چاه های نفت و اسکله ها استفاده می شوند. آند پلاتین در برخی از این کاربردها با موفقیت با الکترودهای گرافیت و سرب رقابت می‌کنند. کارخانه‌هایی که از آند پلاتین استفاده می‌کنند شامل کارخانه‌های الکتروکلرینه، تولیدکنندگان کاغذ و تولیدکنندگان مواد شیمیایی مانند معرف‌ها، پرکلرات‌ها و کلرات‌ها هستند.
آند پلاتین به طور گسترده در فرآیندهای الکترولیتی استفاده می شود. آنها به دلیل مصرف کمتر، دقت ابعادی، توانایی تشکیل پوشش‌هایی با ضخامت دقیق بر روی اشکال هندسی مورد نظر، فرایند آبکاری قابل کنترل و سهولت نگهداری، با موفقیت جایگزین آندهای سرب در کاربردهای آبکاری شده اند. آند پلاتین آندهای بسیار ارجح برای آبکاری الکتریکی مس، کروم، پلاتین، نیکل، پالادیوم و طلا هستند.
حفاظت کاتدی زیر آب دریا
استفاده از آند پلاتین برای حفاظت کاتدی کشتی‌های دریانوردی به‌ویژه برای جلوگیری از خوردگی بدنه و اجزای آن از جمله سکان‌ها، سیستم‌های پمپاژ، قطعات دوار، پروانه‌ها، لوله‌ها، قطعات و سازه‌های مستغرق، مخازن و اسکله ها
حفاظت کاتدی زیرزمینی
استفاده از آند پلاتین در سیستم‌های حفاظت کاتدی برای مخازن ذخیره‌سازی زیرزمینی، لوله‌ها، کف مخزن، غلاف کابل و سازه‌های مدفون در زیر خاک به منظور جلوگیری از نفوذ مواد خورنده
حفاظت کاتدی صنایع نفت و گاز
استفاده از آند پلاتین و آند تانتالیوم در سیستم‌های حفاظت کاتدی برای محافظت از لوله‌ها، روکش‌ها، میله‌ها و مخازن ذخیره‌سازی بالای زمین
حفاظت کاتدی آب و فاضلاب و سازه های تقویت شده
استفاده از آند پلاتین در سیستم های حفاظت کاتدی تصفیه خانه های فاضلاب، زیرساخت های تامین آب و سازه های تقویت شده
تیم متخصص ما در شرکت نیوساد صنعت پارت طیف گسترده ای از بهترین خدمات پوشش دهی انواع آندهای پلاتین را در کاربردهای متنوع ارائه می دهد. تیم ما همواره در تلاش است تا شما را در انتخاب بهترین مواد پوشش دهی، ارزیابی کیفیت زیرلایه مورد نظر و مناسب ترین روش آماده سازی سطح راهنمایی کند و بهترین محدوده ضخامت پوشش برای کاربرد شما را مورد بحث قرار دهد.
تصاویر:
خدمات شرکت نیوساد صنعت پارت شامل تولید نمک های فلزات گرانبها و حمام های آبکاری فلزات گرانبها و انجام پروژه های پوشش دهی بر روی انواع زیر لایه ها در کاربردهای صنعتی از قبیل صنایع هوا فضا، خودروسازی، آندهای پلاتین و کاربردهای زینتی و پزشکی است.
مقالات مرتبط:
برای اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.
تلفن: 09132278204
تلفن: 09131062981
ایمیل: info@newsaadsanat.com