It-tqabbil ta’ żewġ tipi ta’ protezzjoni katodika (CP), il-protezzjoni katodika ta’ l-anodu tas-sagrifiċċju (SACP) juża anodu ta’ sagrifiċċju magħmul minn materjal li huwa inqas inerti mill-istruttura li qed tiġi protetta u jonqos gradwalment, filwaqt li l-protezzjoni katodika kurrenti impressjonata (ICCP) tuża materjal estern li huwa tipikament baxx ħafna jew Sors kurrenti għal anodi mhux konsumabbli. Intużaw varjetà ta 'materjali fis-sistemi ICCP, iżda kombinazzjonijiet ta' materjali ġodda qed juru wegħda f'ħafna applikazzjonijiet.
#1: Tgħaqqad platinu u titanju għal protezzjoni superjuri kontra l-korrużjoni
Anodi tat-titanju miksija bil-platinugħaqqad il-proprjetajiet elettrokimiċi ta 'benefiċċju tal-platinu (Pt) mar-reżistenza għall-korrużjoni u proprjetajiet oħra tat-titanju. Huma anodi, ġeneralment magħmula billi jiġi depożitat b'mod elettrokimiku saff irqiq ħafna ta 'metall tal-platinu jew ossidu tal-platinu fuq sottostrat tat-titanju. Dawn l-anodi għandhom durabilità għolja bħala anodi inerti u huma preferuti minħabba li ma jinħallux f'elettroliti komuni.
Platinuhuwa metall prezzjuż magħruf għall-proprjetajiet ta 'benefiċċju uniċi tiegħu, inklużi:
Reżistenza għall-korrużjoni għolja
Antiossidant
Konduttività għolja
Kapaċità li taġixxi bħala katalist
Stabbiltà kimika għolja
Kapaċi jipproduċi effetti tal-wiċċ eċċellenti
Ir-rata baxxa ta 'konsum appoġġjata minn konduttività elettrika għolja tagħmel il-platinu l-materjal ta' l-anodu preferut. Iżda minħabba l-ispiża ogħla tiegħu, materjali differenti reżistenti għall-korrużjoni bħal tantalu (Ta), nijobju (Nb) jew titanju (Ti) huma ġeneralment sempliċiment miksija b'saff irqiq ta 'platinu biex jieħdu vantaġġ minn dawn il-proprjetajiet favorevoli.
Bl-electroplating tal-metall tal-platinu fuq titanju, kisjiet tal-metall kompost jistgħu wkoll jiġu prodotti fuq is-sottostrat. (Tgħallem aktar dwar dan il-proċess f'Kif Kisi tal-Metall Ipproteġi l-Metalli mill-Korrużjoni.) Dan il-kompost huwa magħmul minn metall tat-titanju, platinu, ossidu tat-titanju, u komposti metalliċi ta 'titanju u platinu. Il-proċess tat-trattament bis-sħana tal-kisi komposti se jipproduċi bidliet fil-kompożizzjoni kimika u l-morfoloġija, u b'hekk itejjeb il-prestazzjoni elettrokimika tagħhom.
L-introduzzjoni ta 'anodi miksijin bil-platinu u miksijin bil-platinu tipprovdi disinjaturi ta' sistemi ta 'protezzjoni katodika kurrenti impressjonata (ICCP) b'għażliet u għażliet ġodda addizzjonali, peress li anodi magħmula minn komposti tal-platinu-titanju u komposti tal-platinu-tantalju joffru vantaġġi addizzjonali. Game changer. industrija tal-protezzjoni tal-korrużjoni, li twassal għall-adozzjoni mifruxa tagħha.
Materjali taċ-ċelluli galvaniċi komunement użati għall-anodi, bħall-manjeżju u ż-żingu, mhumiex materjali preferuti minħabba li huma goffi, għaljin biex jinżammu u għandhom jiġu sostitwiti ta 'spiss.
#2: Imġieba Kimika tal-Platinum u Titanju
Il-platinu huwa l-materjal tal-għażla għall-wiċċ ta 'barra tal-anodu minħabba li huwa reżistenti ħafna għall-korrużjoni u jiżgura li l-kurrent jiċċirkola fil-biċċa l-kbira tal-midja tal-elettroliti mingħajr ma jikkawża lilu nnifsu biex jifforma saff iżolanti. Peress li ma jissaddadx, ma jiġu prodotti l-ebda prodotti ta 'korrużjoni, u r-rata ta' konsum hija baxxa ħafna.
Il-platinu huwa inert f'melħ imdewweb u aċidi, iżda jinħall fl-akkwa regia. M'hemm l-ebda riskju ta 'fraġilità ta' l-idroġenu. (Tista 'titgħallem dwar l-infraġilità tal-idroġenu fl-artiklu "Introduzzjoni għall-Embrittlement tal-Idroġenu.") Huwa wieħed mill-ftit metalli rari li huwa perfettament reżistenti għall-klorur tal-ilma baħar.
It-titanju juri reżistenza pjuttost tajba għall-ambjenti tal-baħar (speċjalment l-ilma baħar). Ma jirreaġixxix ma 'soluzzjonijiet konċentrati (80%) ta' kloruri tal-metall. Madankollu, huwa suxxettibbli għal attakk minn konċentrazzjonijiet ogħla ta 'aċidu idrofluworiku (HF) u aċidu idrokloriku sħun (HCl). Anke l-perossidu tal-idroġenu u l-aċidu nitriku sħun jistgħu jissaddad it-titanju. L-aġenti ossidanti ġeneralment ma jattakkawx it-titanju minħabba li jifforma faċilment kisi protettiv ta 'ossidu. Madankollu, sustanzi mhux ossidanti bħall-aċidu sulfuriku (konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 5%) u aċidu fosforiku (konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 30%) se jattakkaw it-titanju. Mill-perspettiva tal-fraġilità tal-idroġenu, it-titanju huwa materjal tal-anodu aħjar mit-tantalu.
#3: Vantaġġi ta 'Anodi tat-titanju miksija bil-platinu
Il-platinu għandu l-vantaġġi ta 'inertezza elettrokimika, saħħa mekkanika, proċessabilità u konduttività elettrika tajba. Madankollu, huwa għali ħafna. L-iżvilupp ta 'materjali tal-platinu bbażati fuq it-titanju u tal-platinu (kisi u kisi) ibbażati fuq it-tantalu fetaħ il-fattibilità li jintużaw dawn il-materjali bħala materjali anodi għal sistemi ta' finitura tal-metall u protezzjoni katodika f'applikazzjonijiet kritiċi.
Meta jintuża bħala anodu f'medja milwiema bħall-ilma baħar, it-titanju jifforma film ta 'ossidu iżolanti stabbli fuq il-wiċċ, li huwa stabbli taħt ċertu vultaġġ ta' tqassim, u b'hekk jipprevjeni l-fluss tal-kurrent bejn il-medju milwiema u l-anodu. F'ambjent tal-baħar, l-ossidu ffurmat fuq it-titanju huwa kapaċi jiflaħ vultaġġ ta '12-il volt, li fuqu l-insulazzjoni tkisser u l-kurrent elettriku jibda l-proċess ta' korrużjoni. Pereżempju, is-sottomarin tal-Istati Uniti Seawolf għandu sistema awtomatika ta 'protezzjoni mill-korrużjoni bbażata fuq anodi miksija bil-platinu. L-użu ta 'anodi tal-platinu bbażati fuq it-titanju (jew platinu bbażati fuq it-tantalu) jippermetti sistemi ta' protezzjoni katodika b'densità ta 'kurrent raġonevoli u prezz baxx biex jipproteġu sottomarini li jaħdmu bl-enerġija nukleari mid-degradazzjoni fuq medda twila ta' żmien.
Metodi ġodda ta 'produzzjoni ta' anodi tat-titanju fuq skala kummerċjali u l-formazzjoni ta 'films irqaq tal-platinu fuq anodi tat-titanju permezz ta' depożizzjoni tal-fwar, rolling u electroplating jiżguraw il-produzzjoni ta 'anodi ta' kwalità għolja u durabbli bi spejjeż raġonevoli.
Dawn l-anodi jippermettu densitajiet ta 'kurrent moderat mingħajr ma jaffettwaw il-metall bażiku. Is-saff tal-platinu m'għandux għalfejn ikun ħieles mill-vojt biex jiżgura prestazzjoni effettiva. Ir-reżistenza baxxa miżmuma bejn l-elettrodu u l-medju milwiema (bħal ilma baħar) tiżgura l-formazzjoni ta 'film ta' ossidu durabbli fuq titanju, sakemm il-vultaġġ jibqa 'f'firxa sigura. Dawn l-anodi huma ħfief, ta 'daqs konvenjenti u ffurmati, u jiżguraw stabbiltà tal-vultaġġ operattiv minħabba rata baxxa ta' konsum tal-platinu għal kull ampere siegħa.
Fl-applikazzjonijiet tal-kisi tal-kromju iebes, il-platinu fuq l-anodi tat-titanju huma favur l-ambjent minħabba li huma mingħajr ċomb. Huma jżommu l-ġeometrija tagħhom għal kważi tliet snin, jiżguraw perijodi ta 'waqfien iqsar u jnaqqsu r-riskji għas-saħħa tal-impjegati peress li m'hemm l-ebda kromat taċ-ċomb x'jimmaniġġja. L-anodi tal-platinu-titanju għandhom telf ta 'enerġija aktar baxx minn anodi taċ-ċomb.
Filwaqt li l-anodi taċ-ċomb iridu jkunu f'forma ta 'virga u folja, l-anodi tal-platinu fuq it-titanju jistgħu jsiru f'forom T jew U, ċilindri jew pjanċi skont il-ġeometrija tal-parti li għandha tiġi indurati.
Ir-rata tal-konsum tal-platinu fuq l-anodi tat-titanju platinizzat hija baxxa ħafna u proporzjonali għall-kurrent. Fil-każ ta 'applikazzjonijiet ta' sodda fil-fond (bjar taż-żejt u tal-gass ibbażati fuq l-art), l-anodi tat-titanju miksija bil-platinu huma alternattiva maniġġabbli u mhux fraġli għall-anodi tal-manjetite jew tal-grafita, peress li għandhom toqob b'dijametru żgħir u għalhekk jiffrankaw ukoll żieda fl-użu. ta’ bjar fondi. Spejjeż tat-tħaffir.
Il-vantaġġi ġenerali tal-użu tal-anodu tat-titanju miksi bil-platinui jinkludu:
Rata baxxa ta 'konsum tiffranka platinu prezzjuż
stabbiltà dimensjonali tajba
Ir-reżistenza għall-korrużjoni tiżgura durabilità u manutenzjoni faċli
Piż ħafif u distribuzzjoni tajba tal-kurrent waqt il-kisi
#4: Żvantaġġi ta 'Anodi tat-titanju miksija bil-platinu
Bħala materjal bażi għall-anodi miksija bil-platinu, it-titanju għandu l-iżvantaġġ ta 'konduttività elettrika aktar baxxa meta mqabbel man-nijobju jew ir-ram. Vultaġġ ta 'tqassim baxx huwa wkoll limitazzjoni importanti għall-applikazzjonijiet li jinvolvu midja tal-klorur. Il-vultaġġ operattiv aktar baxx ta '8 volts inaqqas id-densità tal-kurrent. Il-platinu fuq l-anodi tal-matriċi tat-titanju jintuża f'applikazzjonijiet fejn il-konduttività aktar baxxa u l-potenzjal tat-tqassim mhumiex ta 'tħassib. Għal konduttività aħjar, xi kultant jintużaw anodi tat-titanju miksija bil-platinu b'qalba tar-ram.
L-applikazzjonijiet ta 'anodi tat-titanju miksija bil-platinu huma limitati għal dawk l-elettroliti li ma jirreaġixxux mat-titanju. Ma jistgħux jintużaw f'banjijiet tal-kromju li fihom il-fluworidu.
#5: Durabilità tal-Film tal-Platinum
Il-fabbrikazzjoni tal-anodi tat-titanju miksija bil-platinu kompliet tevolvi u titjieb matul l-aħħar għoxrin sena. Għalkemm it-tekniki ta 'elettrodepożizzjoni għall-kisi tal-platinu jibqgħu popolari, il-kisba ta' adeżjoni fuq it-titanju ġiet megħluba billi l-wiċċ tat-titanju jitħaffef minn qabel u kisi minn qabel film primer konduttiv irqiq ħafna fuq is-sottostrat inċiż. Diffikultajiet tal-kisi.
Skont xi studji, il-ħxuna tal-kisi tal-platinu hija tipikament minn 1 sa 5 mikroni, u tista 'tilħaq 20 mikron f'applikazzjonijiet speċjali għall-protezzjoni katodika. Biex tinkiseb protezzjoni katodika tal-gverta tal-pont fuq l-art, ġiet żviluppata liga tat-titanju b'qalba tar-ram b'għata tal-platinu ta '2.5 mikron. L-istudju kkonkluda wkoll li l-konsum tal-platinu f'soluzzjonijiet konċentrati tal-klorur tas-sodju jista 'jkun inqas minn 0.1 ug kull ampere-siegħa, filwaqt li fl-ilma baħar (għaxra fil-mija saturazzjoni) il-konsum tal-platinu jista' jkun għoli daqs 1 ug kull ampere-siegħa.
Għal sistemi ta 'protezzjoni katodika ta' kondensaturi tal-power station li jużaw taħlita ta 'ilma tax-xmara u ilma baħar, ir-rata tal-konsum tal-platinu togħla drastikament minħabba l-preċipitazzjoni simultanja ta' ossiġnu u klorin, filwaqt li fl-ilma salmastru ir-rata tal-konsum tal-platinu togħla drastikament minħabba l-preżenza ta 'solidi maħlula. . Il-platinu jitla 'għal għexieren ta' mikrogrammi kull ampere siegħa.
Fil-każ tal-kisi tan-nikil, il-preżenza ta 'sustanzi li jdawru tista' taffettwa r-rata tal-konsum tal-platinu, li tista 'tiġi aggravata mill-kontenut ta' zokkor tal-għalf tas-salmura fil-bastiment tal-azzar. (Ikseb introduzzjoni għall-electroplating hawn.)
#6: Applikazzjonijiet ta 'Anodi tat-titanju miksija bil-platinu
L-użi ewlenin tal-anodi tat-titanju miksija bil-platinu huma fil-qasam tat-trattament tal-wiċċ tal-metall u l-protezzjoni katodika tal-metalli tal-ħadid użati fi strutturi midfuna fil-ħamrija u l-azzar esposti għall-ambjent tal-baħar, bħal pjattaformi tal-produzzjoni taż-żejt u gass, vapuri, bir taż-żejt kisi u moll. F'xi wħud minn dawn l-applikazzjonijiet, l-anodi tal-platinu-titanju jikkompetu b'suċċess ma 'elettrodi tal-grafita u taċ-ċomb irħas.
Impjanti tal-ipproċessar li jużaw titanju miksi bil-platinu jinkludu impjanti tal-elettroklorinazzjoni, birreriji, imtieħen tal-karti u manifatturi ta 'kimiċi bħal reaġenti, perklorati u klorati.
L-anodi tat-titanju miksijin bil-platinu jintużaw ħafna fi proċessi ta 'elettroliżi. Huma ssostitwixxew b'suċċess l-anodi taċ-ċomb fl-applikazzjonijiet tal-electroplating minħabba l-konsum aktar baxx tagħhom, l-eżattezza dimensjonali, il-kapaċità li joħolqu ħxuna ta 'depożitu preċiżi fuq ġeometriji meħtieġa, kimika tal-kisi prevedibbli, u faċilità ta' manutenzjoni. Dawn l-anodi jistgħu jiġu ddisinjati u ffurmati f'diversi ġeometriji skont il-parti li trid tiġi miksija. Il-platinu fuq l-anodi tat-titanju huwa anodu preferut ħafna għall-elettrodepożizzjoni tar-ram, kromju, platinu, nikil, palladju u deheb.
Applikazzjoni għall-ilma baħar
It-titanju miksi bil-platinu jintuża prinċipalment bħala materjal anodu għall-protezzjoni katodika tal-vapuri tal-baħar, speċjalment għall-anti-korrużjoni tal-buq u l-komponenti tiegħu, inklużi tmunijiet, sistemi ta 'pompa, partijiet li jduru, skrejjen, pajpijiet, komponenti u strutturi taħt l-ilma, tankijiet tas-saborra, u sistemi ta' baċir. l-istruttura u l-kompartiment tal-merkanzija.
applikazzjonijiet taħt l-art
L-anodi tat-titanju miksijin bil-platinu jintużaw f'sistemi ta 'protezzjoni katodika għal tankijiet tal-ħażna taħt l-art, pajpijiet, qiegħ tat-tankijiet, ġkieket tal-kejbils u strutturi midfuna taħt ħamrija korrużiva. (Tgħallem aktar dwar l-effetti tal-korrużjoni tal-ħamrija fl-Introduzzjoni għall-Korrużjoni tal-Ħamrija.)
Applikazzjonijiet taż-żejt u tal-gass
L-anodi tat-titanju miksijin bil-platinu u l-anodi tat-tantalu jintużaw f'sistemi ta 'protezzjoni katodika biex jipproteġu l-pajpijiet, il-kisi, il-vireg tal-ġbid u t-tankijiet tal-ħażna 'l fuq mill-art mill-korrużjoni.
Sistemi tad-drenaġġ, sistemi tal-provvista tal-ilma u strutturi tal-konkrit rinfurzat
Il-platinu fuq l-anodi tat-titanju jintuża f'sistemi ta 'protezzjoni katodika f'impjanti tat-trattament tal-ilma mormi, infrastruttura tal-provvista tal-ilma u strutturi tal-azzar.
fil-konklużjoni
L-anodi tat-titanju miksija bil-platinu ħadu post l-anodi taċ-ċomb fil-kisi iebes tal-kromju minħabba l-vantaġġi tagħhom ta 'spejjeż ta' manutenzjoni aktar baxxi, kwalità ta 'depożizzjoni mtejba, u produttività u konsistenza akbar. Kisbu dominanza bħala l-ewwel għażla għall-inġiniera tal-korrużjoni għall-protezzjoni katodika kurrenti impressjonata tal-azzar espost għal ambjenti tal-baħar. Qed jiġu żviluppati applikazzjonijiet ġodda biex jieħdu vantaġġ mill-proprjetajiet superjuri tat-titanju miksi bil-platinu.