钛阳极失效与涂层脱落

涂层钛阳极

涂层钛阳极


‌钛阳极失效与脱落的主要原因包括涂层剥落、涂层裂纹、RuO2溶解和氧化物饱和‌。这些因素会导致钛阳极的性能下降,甚至完全失效‌。

失效原因

1、电化学腐蚀
在电解过程中,阳极表面会发生复杂的电化学反应。如果电解液中存在某些具有腐蚀性的离子,如氯离子等,它们会与钌铱钛阳极表面的活性成分发生反应。例如,氯离子可能会穿透阳极表面的氧化膜,与钌、铱等贵金属发生化学反应,逐渐消耗这些活性成分,导致阳极的电化学活性下降,最终失效。
当阳极极化较大时,也会加速阳极的腐蚀过程。极化会改变阳极表面的电位分布,使某些局部区域更容易发生腐蚀反应。
2、涂层缺陷
钌铱钛阳极的活性涂层在制备过程中可能存在缺陷。例如,涂层不均匀,会导致局部电流密度过大。在电解过程中,电流密度较大的区域会受到更强烈的电化学作用,加速涂层的损耗。
涂层与钛基体的结合力不足也是一个重要问题。如果在制备涂层时,预处理不当或者涂层的配方不合理,会使得涂层容易从钛基体上脱落,从而导致阳极失效。
3、操作条件影响
温度过高会影响钌铱钛阳极的性能。随着温度的升高,电解液的性质可能发生变化,如离子扩散速度加快、腐蚀性增强等。同时,高温也会影响涂层与基体的结合力,使得涂层更容易脱落。
电流密度过大是常见的导致阳极失效的操作因素。过大的电流密度会使阳极表面发生剧烈的电化学反应,产生大量的热量,进一步加速涂层的损坏和活性成分的消耗。

脱落原因

1、结合力问题

如前面所述,涂层与钛基体之间的结合力是关键因素。如果在制备过程中,没有对钛基体进行有效的预处理,如表面清洗不彻底、表面粗糙度不合适等,会影响涂层与基体的结合。当在电解过程中受到流体冲击、电化学应力等作用时,涂层就容易从基体上脱落。

涂层自身的内应力也会影响其与基体的结合。如果涂层在制备过程中产生较大的内应力,在使用过程中这种内应力会逐渐释放,导致涂层从基体上剥落。

2、机械损伤

在电解槽的安装、维护或者运行过程中,钌铱钛阳极可能会受到机械碰撞或摩擦。例如,在清洗电解槽时,如果使用不当的工具或者操作方法,可能会刮伤阳极表面的涂层,破坏涂层的完整性,从而使涂层容易脱落。

电解液的流动冲刷也会对阳极涂层造成机械损伤。如果电解液的流速过大,会对阳极表面产生较大的剪切力,长时间作用下,会使涂层逐渐脱落。