Laikui bėgant ir didėjant reikalavimams plonesniems ir lengvesniems elektroniniams gaminiams, plokščių gamybos procesai taip pat nuolat tobulinami. Pastaraisiais metais PCB vario dengimo procese vis daugiau žmonių atpažino ir suprato titano anodus. Palyginti su tradiciniais fosforinio vario rutuliais, kurie ir toliau tirpsta naudojimo metu, titano anodai išlieka stabilios formos ir naudojimo metu nevyksta tirpimo reakcijų, todėl jie vadinami netirpiais anodais ir taip pat vadinami stabiliais matmenų anodais. Tobulėjant gaminio reikalavimams, didėja ir PCB vario dengimo proceso reikalavimai. Titano anodai pamažu rodo pranašumus prieš fosforo bronzos rutulius ir palaipsniui pakeičia fosforo bronzos rutulių rinkos dalį. Šiame straipsnyje bus pateiktas bendras įvadas į titano anodus ir sujungta mūsų dešimtmečių patirtis kuriant ir gaminant titano anodus, kad pasidalintume žiniomis ir patirtimi apie titano anodų projektavimą ir naudojimą, kad daugiau žmonių suprastų titano anodus. Anodas turi išsamesnį supratimą.
1. Titano anodo įvadas
1.1 Titano anodo apibrėžimas
Titano anodas paprastai vadinamas DSA (Dimensionally Stable Anode), kuris yra matmenų stabilus anodas. Naudojimo metu titano anodas nevyksta tirpimo reakcijos, todėl išlaikomas matmenų stabilumas. Todėl titano anodas yra netirpus anodas. Titano anodas yra ne paprastas metalinis elektrodas, o padengtas elektrodas: titano anodas yra sudėtinė elektrodo medžiaga, kurios pagrindiniu metalu naudojamas titanas, o paviršius yra padengtas elektrokatalizine danga. Nors dangos gali būti pagamintos iš daugelio medžiagų, plačiausiai naudojamos platinos grupės elementų dangos, dažnai vadinamos tauriųjų metalų dangomis, kurias daugiausia sudaro šie trys tipai: platina (metalai), rutenio oksidas ir iridžio oksidas (visi keraminių metalų oksidai). ). Todėl titano anodas gali būti apibrėžiamas kaip elektrodo medžiaga, kurios pagrindinė medžiaga naudojamas metalinis titanas, kaip paviršiaus dangos naudojami platinos grupės metalai ir jų oksidai, turintis elektros laidumą ir didelį cheminį katalizinį aktyvumą.
1.2 Titano anodų kūrimo istorija
Kalbant apie titano anodų istoriją, jo gimimas neatsiejamas nuo olando Henry Beer (HB Beer). Dar 1957 m. Beer ėmėsi iniciatyvos išradęs platinos galvanizavimo ant titano metalo technologiją, pateikė paraišką patentui gauti ir įkūrė MAGNETOChemie (MAGNETO Chemie pirmtaką). 1967 m. Beer išrado metalo oksido plėvelės formavimo metodą ant titano metalo. Viename konkrečiame įgyvendinimo pavyzdyje rutenio oksidas buvo naudojamas kaip druskos vandens elektrolizės anodas, o tai paskatino didelius pokyčius chloro ir šarmų pramonėje. Ši danga ir šiandien plačiai naudojama įvairiose elektrocheminėse chloro evoliucijos reakcijose. Nuodugniai tyrinėjant įvairius platinos grupės metalus ir jų oksidus, aštuntajame dešimtmetyje buvo sėkmingai sukurtos iridžio-tantalo mišrios metalo oksido dangos, kurios palaipsniui pradėtos naudoti elektrocheminėse deguonies išsiskyrimo reakcijose. Šiandien titano anodai priklauso nuo jų aukščiausios kokybės ir yra plačiai naudojami daugelyje elektrochemijos sričių, įskaitant chemijos pramonę (chloro šarmų pramonę), elektrolitinę organinę sintezę, galvanizavimą, katodinę apsaugą, pramoninę ir civilinę elektrolitinio chloro gamybą ir dezinfekciją bei kitas taikymo sritis. .
Nuo 1990-ųjų titano anodai buvo naudojami PCB vario dengimo procesuose, o pirmajame šio amžiaus dešimtmetyje buvo toliau tobulinami ir tobulinami. Per pastaruosius 10 metų, pagerėjus PCB proceso pajėgumų reikalavimams, titano anodai pamažu pradėjo keisti tirpius anodus ir fosforo varinius rutulius su savo unikaliais pranašumais. Priklausomai nuo galvanizavimo reikalavimų, titano anodai gali būti naudojami ne tik nuolatinės srovės, bet ir atvirkštinio impulso padengimui. Ateityje, didėjant vario dengimo proceso reikalavimams, titano anodai ir toliau bus tiriami ir kuriami, kad prisitaikytų prie naujų galvanizavimo sąlygų.
2. Titano anodo reakcijos principas
Titano anodas yra netirpus anodas, o anodo reakcijos procesas veikimo metu labai skiriasi nuo tirpių anodų (fosforinio vario rutuliukų).
Anodinė tirpaus anodo reakcija yra paprastas cheminės reakcijos procesas, kurio metu metalas praranda elektronus ir ištirpsta; netirpaus anodo anodinė reakcija iš esmės yra vandens elektrolizės reakcija, o reakcijos produktai yra deguonies ir vandenilio jonai. Anodinių cheminių reakcijų skirtumą tarp netirpių anodų ir tirpių anodų galima apibendrinti taip: i. Įvairūs reakcijos produktai; ii. Įvairūs reakcijos procesai; iii. Skirtingi reakcijos potencialai. Tai taip pat lemia, kad konkrečiomis naudojimo sąlygomis titano anodų veikimas ir reikalavimai įrangai turi savo ypatumus.
i. Reakcijos produktai yra skirtingi
Kaip matyti iš aukščiau pateiktos reakcijos lygties, patogiausias dalykas naudojant tirpius anodus yra tai, kad visas ant katodo nusodintas metalas gaunamas iš metalo, ištirpusio anodo reakcijoje, taip pasiekiamas metalo balansas galvanizavimo sistemoje. Naudojant netirpų anodą, anodo gale ne tik nesusidaro atitinkami metalo jonai, bet ir susidaro papildomi vandenilio jonai. Todėl netirpiam anodui, papildant vario jonus, taip pat reikia sunaudoti perteklinį vandenilio jonų kiekį, kad būtų išlaikytas visos galvanizavimo sistemos balansas. Šiuo metu pagrindinis sprendimas yra naudoti vario oksidą. Todėl bet kokiam titano anodų naudojimui beveik visada reikalinga papildoma vario oksido miltelių įpylimo sistema, kuri yra didžiausias skirtumas nuo fosforinio vario rutulinės sistemos.
ii. Reakcijos procesas skiriasi
Tirpiojo anodo anodo reakcijos procesas yra gana paprastas. Paskutinė reakcija, kuri įvyksta, yra ta, kad varis (0 valentingumas) paverčiamas vario jonais (+2 valentas), o jo šalutinė reakcija taip pat iš dalies gamins vario jonus (+1 valentingumas); netirpaus anodo anodas Reakcija yra elektrokatalitinės reakcijos procesas, kurio metu titano anodo paviršiuje padengiama tauriojo metalo oksido danga. Pagrindinė reakcija yra elektrolizuojančio vandens anodo reakcija, o galutiniai produktai yra deguonies ir vandenilio jonai. Šio reakcijos proceso metu danga ne tik suskaidys dengimo tirpale esančių priedų per sąlytį, bet ir reakcijos metu susidarys stipriai oksiduojantys tarpiniai produktai, įskaitant deguonies atomus, hidroksilo radikalus ir kt., kurie taip pat sukels papildomų priedų. priedų skilimas. Tai sukuria labai didelę kliūtį naudoti netirpius anodus – lyginant su tirpiais anodais, netirpūs anodai sukels papildomas priedų sąnaudas ir ženkliai padidins PCB vario dengimo proceso eksploatacines išlaidas.
iii. Skirtingi reakcijos potencialai
Galvanizacijos proceso metu netirpaus anodo anodo gale vyksta elektrolizuojančio vandens reakcija, o šios reakcijos standartinis elektrodo potencialas yra žymiai didesnis nei tirpaus anodo. Tuo pačiu metu, nes titano varža yra didesnė nei vario; ir apskritai, naudojant titano anodus, dažnai naudojamas didesnis srovės tankis. Dėl to visos galvanizavimo sistemos įtampa yra žymiai didesnė nei tirpių anodų, kai naudojami titano anodai. Šis įtampos skirtumas yra bent didesnis nei 1 V ar net 2 V. Palyginti su fosforo vario rutuliukams tinkamu maitinimo šaltiniu, reikia iš anksto apsvarstyti netirpių anodų maitinimo šaltinio įtampą. Žinoma, iš sąnaudų perspektyvos atitinkamai padidės ir maitinimo šaltinio kaina.
3. Titano anodų privalumai ir trūkumai
3.1 Titano anodų pranašumai
Palyginti su fosforinio vario rutuliais, titano anodai turi nepalyginamų pranašumų, nes jie yra visiškai kitokio tipo anodai. Apibendrinant galima pasakyti, kad titano anodų pranašumai daugiausia atsispindi šiuose punktuose.
i. Stabilios dangos vienodumo privalumai
Titano anodų galvanizavimo vienodumo pranašumas reiškia, kad naudojant netirpius anodus galima ilgą laiką išlaikyti stabilų galvanizavimo vienodumą, kurį lemia paties netirpaus anodo savybės. Galvaninio dengimo proceso metu, siekiant užtikrinti galvanizavimo vienodumo stabilumą, būtina užtikrinti, kad galvanizavimo sąlygos būtų kontroliuojamos ir stabilios. Labai svarbus dalykas yra išlaikyti vienodą iškrovą nuo anodo galo iki katodo galo. Išlydžio stabilumą nuo anodo galo iki katodo galo daugiausia lemia santykiniai jų dydžiai. PCB vario dengimo procese naudojami tirpūs fosforinio vario rutuliukai ištirps vykstant galvanizavimui, todėl sumažės anodo dydis (daugiausia anodo aukštis) ir pasikeis santykinis plotas. Todėl naudojant fosforinio vario rutulius neįmanoma ilgą laiką išlaikyti anodo iškrovos vienodumo. Netirpūs anodai taip pat vadinami „matmenų stabiliais anodais“, o tai reiškia, kad netirpių anodų anodo dydis išlieka stabilus ilgą naudojimo laikotarpį. Šiuo metu reikia tik užtikrinti, kad titano anodo paviršiaus danga nesugestų per anodo eksploatavimo laiką ir išliktų iškrovos bei elektrokatalizinės galimybės, kad būtų užtikrintas iškrovos stabilumas nuo anodo galo iki anodo galo. katodo galas. Paprastai po to, kai netirpus anodas yra sumontuotas internetu, pirmą kartą reikia tik sureguliuoti dengimo vienodumą (pvz., Sureguliuoti ekranavimo plokštės dydį ir padėtį), ir ilgą laiką galima gauti stabilų dangos storio pasiskirstymą. , kurį galima pasiekti per visą anodo gyvavimo ciklą. „kartą ir visiems laikams“ viduje.
ii. Didesnis gamybos efektyvumas
Palyginti su fosforo vario rutuliais, titano anodų gamybos efektyvumo pagerėjimas daugiausia atsispindi šiais dviem aspektais:
Viena vertus, titano anodai gali veikti esant didesniam srovės tankiui. Dėl fosforinio vario rutulio paviršiaus fosfidinės plėvelės pasyvavimo didžiausias fosforinio vario rutulio veikimo srovės tankis negali viršyti 2,5 ~ 3 ASD; o didžiausias srovės tankis, kurį gali atlaikyti titano anodas, yra dešimtis kartų didesnis nei fosforinio vario rutulio (pavyzdžiui, plieno galvanizavimo srityje titano anodo darbinis srovės tankis gali siekti daugiau nei 100 ASD). Todėl, palaikydami įrangą ir suderindami atitinkamas galvanizavimo sąlygas, titano anodai gali pasiekti didesnį įrangos našumą ir gamybos efektyvumą.
Kita vertus, titano anodai išvengia gamybos nutraukimo problemų, kylančių dėl reguliaraus fosforinio vario rutulinio proceso papildymo ir priežiūros. Naudojant fosforo bronzos rutulius, sunaudotus fosforinės bronzos rutulius reikia reguliariai papildyti. Prieš dedant naujus fosforinės bronzos kamuoliukus, juos reikia išvalyti. Jų negalima pagaminti iš karto po jų pridėjimo. Tam, kad ant paviršiaus susidarytų fosfatavimo plėvelė, reikia tam tikro elektrolitinio cilindro veikimo laiko. Ilgą laiką naudojami fosforo bronzos rutuliukai yra artimi likučių būsenai, todėl juos reikia visiškai išvalyti iš titano krepšelio, kad būtų išvengta galvanizavimo kokybės problemų. Dėl šių neišvengiamų techninės priežiūros operacijų vario dengimo įranga, naudojanti fosforo bronzos rutulius, ne tik negali ilgą laiką nepertraukiamai veikti, bet ir sunaudoja daug darbo jėgos. Naudojant titano anodus, vario oksido miltelių įpylimo įtaisas, skirtas vario jonams papildyti, yra nepriklausomas, todėl nereikia išjungti mašinos, norint papildyti vario oksido miltelius. Tuo pačiu metu pats titano anodas taip pat yra „nereikalaujantis priežiūros“, tai yra, per titano anodo gyvavimo ciklą, iš esmės nereikia papildomai valyti titano anodo. Todėl naudojant titano anodus teoriškai galima pasiekti visiškai nepertraukiamą gamybą, taip sutaupant daug priežiūros laiko ir darbo jėgos investicijų.
iii. Stabilesnis proceso valdymas
Naudojant titano anodus, galvanizavimo tirpalo komponentai gali būti stabilesni, o tai yra naudinga pridėjus vario oksido miltelius.
Viena vertus, kadangi fosforinio vario rutulio paviršiuje esančios fosfatavimo plėvelės storį sunku tiksliai kontroliuoti, nes reikia vengti, kad fosfatavimo plėvelė būtų per stora, o tai sukels fosforinio vario rutulio pasyvavimą, fosforo vario rutulys dažnai bus per daug ištirpęs, todėl gėrime neteks skysčio. Nuolat didėjanti vario jonų koncentracija. Vario jonų koncentracija vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį padengtų skylių TP vertei. Todėl vario jonų koncentracijos svyravimai tam tikru mastu paveiks skylių dengimo efekto stabilumą. Tuo pačiu metu fosforinio vario rutuliukų tirpimo metu dengimo tirpale bus sunaudoti papildomi chlorido jonai. Viena vertus, chlorido jonų svyravimai reaguos į fosfatavimo plėvelės storį, kita vertus, dėl to taip pat svyruos galvanizavimo priedų poveikis. Naudojant titano anodus, tokia situacija neatsiras. Norint visiškai kontroliuoti vario jonų koncentraciją, reikia tik griežtai kontroliuoti pridėtų vario oksido miltelių kiekį; tuo pačiu metu pati chlorido jonų koncentracija taip pat gali būti palaikoma labai stabilioje būsenoje.
Kita vertus, naudojant fosforinio vario rutulius, dengimo tirpalas gali būti užterštas, todėl dengimo priedai gali sugesti. Fosforo vario rutuliukai apdorojami lydymo ir valcavimo būdu, o vario oksido milteliai gaunami tirpinant vario žaliavą tirpale, toliau gryninant ir nusodinant tirpale esantį vario oksido pirmtaką, galiausiai jį kalcinuojant. Vario oksido milteliai. Palyginti su dviem perdirbimo procesais, vario oksido miltelių apdorojimo procesas yra patogesnis kontroliuoti žaliavų grynumą. Santykinai tariant, esant geroms kontrolės sąlygoms, priemaišų kiekis vario oksido milteliuose bus mažesnis nei fosforinio vario rutuliukų. Ilgai naudojant, nesvarbu, ar tai būtų fosforo vario rutuliukai, ar vario oksido milteliai, priemaišos ištirps ir kaupsis dengimo tirpale. Galvanizacijos priedai dažnai yra gana jautrūs priemaišų jonų kiekiui galvanizavimo tirpale. Kai priemaišų jonai galvanizavimo tirpale pasiekia tam tikrą koncentraciją, jie paveiks galvanizavimo priedų poveikį ir taip neigiamai paveiks galvanizavimo efektą. Todėl galvanizavimo sistema, naudojanti titano anodus, gali išlaikyti santykinai žemą vonios skysčio taršą ir pailginti vonios skysčio tarnavimo laiką. Tai ne tik sumažina papildomas rezervuaro paruošimo išlaidas, atsirandančias dėl priešlaikinio dengimo vonios gedimo, bet ir sumažina vonios kainą naudojimo metu. Taip pat bus užtikrintas priemaišų poveikis.
iv. Didesnės proceso galimybės
Galvaninio dengimo proceso galimybės daugiausia priklauso nuo dviejų aspektų: įrangos konstrukcijos ir galvanizavimo sistemos palaikymo.
Kalbant apie įrangos dizainą, fosforo bronzos rutuliukų naudojimas riboja įrangos dizainą, nes fosforo bronzos rutuliukų sistema negali atsikratyti kombinacijos režimo „fosforinės bronzos rutuliukai-titano krepšelis-anodo maišelis“. Ši fosforo bronzos rutuliukų sistema taip pat lemia galvanizavimo metodą. Tai vertikalaus dengimo metodas. Titano anodų naudojimas gali visiškai atsikratyti vertikalaus dengimo režimo. Kadangi titano anodai gali būti visiškai pritaikyti, įrangos srovės srautas, cirkuliacija, anodo paskirstymas, anodo forma ir kiti aspektai gali būti pertvarkyti ir optimizuoti. Tai suteikia įrangai įvairių galimybių ir taip pat suteikia galvanizavimo įrangos galimybes (pvz., Tolimesnis galvanizavimo vienodumo, darbinės srovės tankio ir kt. tobulinimas suteikia prielaidas.
Kalbant apie galvanizavimo sistemos palaikymą, palyginti su dengimo tirpalo taršos problema, kurią sukelia fosforo vario rutuliukų sistema, titano anodai gali suteikti didesnes galvanizavimo galimybes. Todėl naujų galvanizavimo priedų kūrimo kryptis iš esmės persikėlė į titano anodų pritaikymą, ypač tai yra priedų kūrimas ir pritaikymas naujoms reikmėms ir aukštesniems poreikiams. Titano anodo pasirinkimas reiškia ateities plėtros galimybę.
3.2 Titano anodų trūkumai ir pasirinkimas
Palyginti su fosforo vario rutuliais, titano anodo trūkumus galima apibendrinti kaip vieną, o tai yra kaina. Kaina yra svarbiausia priežastis, dėl kurios titano anodai negali visiškai pakeisti fosforinio vario rutuliukų.
i. Investicijų į įrangą kaina yra didelė
Įrangos investicijų sąnaudų problema daugiausia sutelkta į šiuos aspektus: Pirma, titano anodo sistemai reikalinga papildoma vario oksido miltelių įpylimo sistema. Siekiant geresnės kontrolės, tuo pačiu metu rekomenduojama naudoti vaistų internetinę kontrolės sistemą; antra, titano anodams tinkamas maitinimo šaltinis turi būti didesnis. Darbinės įtampos konstrukcija padidino titano anodų maitinimo šaltinio gamybos sąnaudas; trečia, titano anodų kaina yra daug didesnė nei titano krepšelių su fosforo bronzos rutulinių sistemų kaina (dėl tauriųjų metalų oksido ant titano anodo paviršiaus padengimo kaina). Apibendrinant galima pasakyti, kad titano anodų naudojimas žymiai pagerins bendrą įvairios įrangos biudžetą.
ii. Didesnės veiklos sąnaudos
Eksploatacinės išlaidos apima priedų (titano anodų) pakeitimo išlaidas ir gamybos bei gamybos išlaidas.
Viena vertus, titano anodas turi turėti atitinkamą tarnavimo laiką. Pasibaigus naudojimo laikui, titano anodo iškrovos arba galvanizavimo našumas sumažės ir jis gali net nebeatitikti aukštų galvanizavimo reikalavimų. Paprastai titano anodai turi būti įvertinti ir pakeisti po 1–2 metų naudojimo. Titano anodo pakeitimo kaina yra daug didesnė nei fosforo bronzos rutulinės sistemos titano krepšelio.
Kita vertus, kalbant apie gamybos sąnaudas, palyginti su fosforinio vario rutuliais, papildomos titano anodų sąnaudos daugiausia atsiranda dėl papildomo vario dengimo priedų suvartojimo. Palyginti su fosforo vario rutuliais, titano anodai žymiai padidins vario dengimo priedų vieneto suvartojimą. Todėl, kaip kontroliuoti priedų suvartojimą per pagrįstą lygį, yra svarbus vertinimo rodiklis, skirtas klientams įvertinti titano anodo gaminių kokybę. Kalbant apie vario suvartojimą, atsižvelgiant į fosforinio vario rutuliukų ir vario oksido miltelių vieneto kainą ir medžiagų nuostolių rodiklį, tarp šių dviejų faktinių naudojimo sąnaudų nebus itin didelio skirtumo.
3.3 Titano anodo pasirinkimas
Titano anodo pasirinkimas yra kainos ir kokybės pasirinkimas. Viena vertus, titano anodų naudojimas iš tikrųjų gali pagerinti proceso galimybes ir pagerinti produktų kokybę. Kai kuriais atvejais nuo titano anodų naudojimo ar nenaudojimo priklauso, ar gamintojas turi tam tikro gaminio gamybos pajėgumų; kita vertus, titano anodų naudojimas bus akivaizdus patobulinimas, palyginti su fosforo bronzos rutuliais, tiek vienkartinių investicijų į įrangą, tiek vėlesnių eksploatavimo išlaidų atžvilgiu. Kai nauda viršija išlaidas, aišku, kad titano anodai iš tiesų bus natūralus pasirinkimas. Be to, kai kuriais atvejais, jei nenaudojami titano anodai, prarandamas tam tikro gaminio gamybos pajėgumas, titano anodai tampa neišvengiamu pasirinkimu. Kadangi produktų paklausa ir toliau didėja, proceso pajėgumų tobulinimas taip pat yra nuolatinis reikalavimas. Ilgainiui titano anodų pasirinkimas neišvengiamai bus vis tikresnė plėtros kryptis.
susiję produktai ehisen
