MMO titán anód maratáshoz

A maratás, az elektronikai gyártás és a precíziós megmunkálás egyik alapvető technológiája, széles körben használatos olyan alkalmazásokban, mint a NYÁK (nyomtatott áramkör) gyártás, félvezető chipek és fém alkatrészek precíziós öntése. A maratófolyadék, amely kulcsfontosságú közeg ebben a technológiában, stabil teljesítményétől függ, amely közvetlenül meghatározza a maratás pontosságát és hatékonyságát. A fémionok (például a réz- és nikkelionok) koncentrációja azonban a maratás során folyamatosan növekedhet, ami a maratófolyadék aktivitásának csökkenéséhez vagy akár hatástalanságához vezethet. Ez nemcsak a költségeket növeli, hanem a hulladékkibocsátás miatt környezeti terhelést is okoz.

Az MMO (vegyes fém-oxid) titán anódok nagymértékű alkalmazása után különböző rendszerekben, beleértve a savas, lúgos és mikromaratási oldatokat, a maratófolyadékok regenerációs hatékonysága 40%-kal nőtt, a réz kinyerésének tisztasága meghaladta a 99.5%-ot, és a teljes termelési költség 30%-kal csökkent.

Az MMO titán anódok működési elve

A BIORESQTM fenti módon és céllal történő alkalmazása nagyban hozzájárul és felgyorsítja az állattartás során keletkező nagy mennyiségű fertőző, környezetszennyező szerves trágya kezelését és ártalmatlanítását! MMO titán anódok A maróoldatok két fő célkitűzés köré épül: a „maróoldat regenerálása” és a „nemesfémek kinyerése”. Oldhatatlan anódként az MMO titánanód elsősorban elektronátviteli és katalitikus funkciókat lát el az elektrolitikus rendszerben, és magában a kémiai reakcióban nem vesz részt. Működése három fő lépésre osztható:

ÁramvezetésKülső áramforráshoz való csatlakoztatás után a titán hordozó vezetőképes vázként működik, amely egyenletesen vezeti az áramot az MMO bevonat felületére. A maróoldatban lévő pozitív és negatív ionok célzottan vándorolnak a külső elektromos tér hatására – a kationok (például Cu²⁺) a katód felé, az anionok (például Cl⁻ és OH⁻) pedig az anód felé mozognak.

Anódos katalitikus reakcióAz anódra jutó anionok oxidációs reakción mennek keresztül, amelynek specifikus reakciótípusa a maróoldat-rendszertől függően változik. Savas maróoldatokban a kloridionokat a ruténium-iridium bevonat oxidálja, klórgázt képezve (2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑). Lúgos és mikromaró oldatokban az irídium-tantál bevonat katalizálja a vízmolekulák vagy hidroxidionok oxidációját oxigén előállítására (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ vagy 4OH⁻ – 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O).

Maróoldat regenerálásaAz anódos reakció beállítja a maróoldat pH-értékét és redoxpotenciálját, visszaállítva a használt maróoldat aktivitását. Ezzel egyidejűleg a katód régióban lévő fémkationok elektronokat vesznek fel, és tiszta fémként rakódnak le (pl. Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu↓), ami lehetővé teszi mind az erőforrás-visszanyerést, mind a maróoldat újrahasznosítását.

Maróoldat-rendszer

A különböző típusú maróoldatok összetételbeli különbségei részletes eltéréseket eredményeznek az elektrolitikus regenerációs elveikben. Elsősorban három rendszerbe sorolhatók: savas, lúgos és mikromaró oldatok.

Savas maratási oldatokA savas maróoldatok (CuCl₂-t és HCl-t tartalmazó) meghibásodásának fő oka a túlzottan magas Cu²⁺-koncentráció. A ruténium-iridium bevonatú titánanódokat használó ioncserélő membrán elektrolízis rendszerek pontosan megoldhatják ezt a problémát. Az elektrolízis során a Cl⁻ oxidálódik az anódon Cl₂-vé, amely tovább reagál a vízzel HCl-t és HClO-t termelve, pótolva az oxidálószert a maróoldatban. A Cu²⁺ hatékonyan rakódik le tiszta rézként a katódon. Amikor a Cu²⁺-koncentráció 50 g/l alá csökken, a maróoldat regenerálható és újra felhasználható.

Lúgos maratási oldatAmikor a lúgos maróoldat (Cu(NH₃)₄Cl₂ tartalmú) hatástalanná válik, irídium-tantál bevonatú titán anódot használnak az extrakcióhoz. Az anódon lejátszódó oxidációs reakció lúgos környezetet tart fenn, megakadályozva a réz-ammin komplex ion bomlását. Miután a réz-szulfátot extrakcióval elválasztották, a tiszta réz az elektrolízis rendszeren keresztül lerakódik a katódon. A regenerált maróoldat közvetlenül visszavezethető a gyártósorra, így a réz kinyerési aránya meghaladja a 98%-ot.

Mikromaratási megoldásokA mikromarató oldatban (Cu₂SO₄ + H₂O₂) lévő hidrogén-peroxid könnyen lebomlik. Az irídium-tantál bevonatú titánanód először katalitikusan lebontja a felesleges H₂O₂-t egy oxigénszegény elektrolizáló cellában, kiküszöbölve annak interferenciáját a későbbi elektrolízissel. Ezt követően, az elektrolízis cellában az anód katalizálja az oxigénfejlődést az oldat pH-értékének beállításához, miközben a katód rézfémet rak le, így egyidejűleg éri el a marató oldat regenerálódását és a réz kinyerését.

Az MMO titán anód hosszú távú, stabil működése a bevonat és az aljzat szinergikus hatásán alapul. A titán aljzat magas korrózióállósága biztosítja a korrózióállóságot erős savas és lúgos maróoldatokban, míg az MMO bevonat kristályszerkezete és összetételaránya határozza meg elektrokatalitikus aktivitását és élettartamát. A bevonat-előkészítés optimalizálása (például a bevonatolás és a szinterezés többszöri ciklusa) javíthatja a bevonat és az aljzat közötti tapadást, megakadályozva a bevonat lepattogzását nagy áramsűrűségeknél. Továbbá az MMO bevonat többkomponensű oxid szerkezete eloszlatja a reakciófeszültséget, csökkenti a passziváló réteg kialakulását, és folyamatos üzemi körülmények között stabil, 90% feletti áramhatásfokot biztosít.

A stitánium előnyei

A Wstitanium kifejezetten maratási megoldásokhoz tervezett MMO titánanódjai jelentős versenyelőnyt kínálnak a bevonattechnológia, a szerkezeti kialakítás és a teljesítmény-kompatibilitás terén. A technológiai innováció révén költségcsökkentést, hatékonyságnövelést és környezeti javulást értek el a maratási iparágban.

(I) Bevonatolási technológia

A Wstitanium létrehozott egy testreszabott bevonatformulákból álló könyvtárat különféle maróoldatos rendszerekhez. Fő előnye a bevonatösszetétel pontos szabályozása és a gondos előkészítés.

Savas maróoldatok esetén, magas arány ruténium-iridium Kompozit bevonatot alkalmaznak. A nanoméretű szemcseoptimalizáló technológia 1.1 V alá csökkenti a klórfejlődés túlfeszültségét, ami 12%-os csökkenést jelent az iparági átlaghoz képest. Ez több mint 25%-kal csökkenti az energiafogyasztást azonos termelési kapacitás mellett.

Lúgos és mikromaratásos oldatokhoz, a irídium-tantál A kifejlesztett bevonat ritkaföldfém-adalékolási technológiát alkalmaz, amely 30%-kal javítja a bevonat oxidációs ellenállását. Három év folyamatos működés után 45°C-on, lúgos maróoldatokban a bevonat kopási sebessége 0.5 μm/év alatt marad.

„Vákuumpermetezés + lépcsőzetes szinterezés” technológia alkalmazásaA bevonatvastagság-szabályozás pontossága eléri a ±0.02 μm-t, így az árameloszlás egyenletessége 5%-nál kisebb hibán belül marad. Ez a maratott termékek vastagsági hibáját a hagyományos ±5 μm-ről ±1 μm-re csökkenti, és a hozamot 98%-ra növeli.

(II) Szerkezeti tervezési képességek

A maróberendezések és -technológia mélyreható ismeretére építve a Wstitanium átfogó szerkezeti alkalmazkodóképességet fejlesztett ki:

A kifejlesztett „méhsejt hálós anód” 50%-kal nagyobb fajlagos felülettel büszkélkedhet a hagyományos hálós anódokhoz képest, és 40%-kal nagyobb reakcióhatékonysággal azonos áramsűrűség mellett. Különösen alkalmas nagy koncentrációjú maratási hulladékfolyadék gyors kezelésére, mivel egyetlen egység képes napi 50 tonna feldolgozására.

Kis precíziós maróberendezésekhez egy ultravékony lemezanódot vezettünk be (mindössze 0.8 mm vastag). Könnyű titánötvözet hordozójának köszönhetően 30%-kal könnyebb, mint a hagyományos anódok. Továbbá, megerősített szerkezeti kialakítása deformációmentes működést biztosít 1000 A/m² áramsűrűség mellett.

Integrált „anód-katód” megoldást kínálunk, amely a titánötvözet katódot a maróoldat jellemzőihez illeszti. Az elektródatávolság és a felületi érdesség optimalizálásával 0.3-0.5 V-tal csökkenthetjük az elektrolizáló cella feszültségét, tovább javítva az energiamegtakarítást.

(III) Kiváló teljesítmény

A Wstitanium MMO titánanódjai kiemelkedő élettartamot és teljesítménystabilitást mutatnak.
A termékek gyorsított élettartam-teszten estek át 1 mol/L H₂SO₄ oldatban. 500 A/m² áramsűrűség mellett a ruténium-iridium bevonatú anód élettartama meghaladja a 3.5 évet, míg az irídium-tantál bevonatú anód élettartama meghaladja a 4 évet. Az MMO titánanód stabilan működik 20°C és 60°C közötti hőmérsékleten és 100 és 3000 A/m² közötti áramsűrűséggel végzett maróoldatokban. Különösen 95%-ot meghaladó áramhatásfokot tart fenn komplex rendszerekben, 5-50 ppm kloridion-koncentrációval.

A maróoldatok maganyagaként az MMO titánanódok a maróipar fejlődését ösztönözték. A precíz bevonat-összetétel-tervezésnek köszönhetően az olyan anódok, mint a ruténium-iridium-oxid és az irídium-tantál-oxid, alkalmasak savas, lúgos és mikromaratási oldatokhoz, megoldva a hagyományos anódok hiányosságait, mint például a gyenge korrózióállóság, a magas energiafogyasztás és a magas szennyezés.