Gedimo mechanizmo tyrimas – didelio{0}}grynumo titano substrato ir MMO dangos sąsajos stabilumas

Gedimo mechanizmo tyrimas – didelio{0}}grynumo titano substrato ir MMO dangos sąsajos stabilumas

Santrauka:Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama medžiagų mokslo pagrindui, slypinčiam ilgam-titano anodo tinklelio juostelių gyvavimo laikui, pateikiant nuodugnią „titano substrato – mišrios metalo oksido dangos (MMO) dangos“ sudėtinės sistemos gedimo, esant ilgalaikiam-elektrocheminiam įtempimui, kilmės analizę. Teigiama, kad tikroji naudojimo trukmę trukdo ne vienodas pačios dangos suvartojimas, o sąsajos gedimas ir lokalus degradavimas, kurį sukelia mikro{4}}defektai.

1. Pasyvus didelio-grynumo titano substrato pažadas ir jo ribos
Katodinės apsaugos titano anodo tinklelio juostose kaip substratas naudojamas pramoninis grynas titanas (pvz., TA1). Pagrindinis jo pranašumas yra tankios titano dioksido (TiO₂) pasyvios plėvelės susidarymas ant jo paviršiaus. Ši plėvelė pasižymi itin mažu tirpimo greičiu suprojektuotame anodo potencialo lange ir sudaro teorinį „nulinio- suvartojimo“ skeleto pagrindą. Tačiau ši pasyvi būsena visiškai priklauso nuo potencialo{7}}. Tam tikrose atšiauriose terpėse, kuriose yra fluoro jonų arba didelės koncentracijos redukuojančių rūgščių, ši pasyvi plėvelė gali būti lokaliai pažeista. Didesnė rizika yra ta, kad kai dangoje yra mikro-įtrūkimų ar porų, prasiskverbus elektrolitui, dangos ir substrato sąsajoje gali susidaryti storesnis, didesnę varžą izoliuojantis TiO₂ sluoksnis, palyginti su tūrine pasyviąja plėvele, todėl smarkiai padidės vietinė varža ir užblokuota srovė.

2. „MMO Coating“ „aktyvus svetainės slopinimas“ ir „masinis suvartojimas“
Itin maži MMO dangų (pvz., IrO₂-Ta₂O₅) sunaudojimo rodikliai, dažnai nurodomi kaip 1-10 mg/A·metus, dažnai naudojami siekiant įrodyti jų itin ilgą tarnavimo laiką. Tačiau tikrasis gedimas dažnai pasireiškia laipsnišku veikimo pablogėjimu, o ne fiziniu dangos išsekimu. Degradacijos mechanizmai pirmiausia apima:

Atrankinis aktyvių svetainių išjungimas:Aplinkose, kuriose vyrauja deguonies išsiskyrimo reakcija (pvz., dirvožemyje, gėlame vandenyje), aktyvūs dangos komponentai gali virsti fazėmis arba susijungti su specifiniais reakcijos tarpiniais produktais, todėl elektrokatalizinis aktyvumas lėtai mažėja.

Dangos mikrostruktūros pokyčiai:Dėl ilgalaikės -elektrocheminės poliarizacijos gali išsiplėsti dangoje esantis mikro-plyšių tinklas arba sukelti iš dalies amorfinių fazių kristalizaciją ir taip pakeisti tikrąjį paviršiaus plotą ir krūvio perdavimo savybes.

Teršalų maskavimo efektas:Sudėtingose ​​vandens chemijose kalcio, magnio, silicio ir kt. junginiai gali nusėsti ir nusėsti ant dangos paviršiaus, fiziškai blokuodami reaktyviąją sąsają.

3. Sąsajos gedimas: labiausiai griaunantis režimas
Kritiškiausias gedimo režimas atsiranda sąsajoje tarp titano pagrindo ir MMO dangos. Jei elektrolitas lokaliai pasiekia titano pagrindą dėl dangos nehomogeniškumo, skylučių ar mechaninių pažeidimų, toje vietoje susidaro didelės varžos pasyvus sluoksnis. Dabartinis šios srities išėjimas yra priverstas nutraukti, perkraunant gretimas sritis ir sukuriant užburtą ciklą, kuris pagreitina bendrą gedimą. Šio tipo gedimai yra lokalizuoti ir gali būti staigūs, todėl sunku numatyti naudojant vidutinio vartojimo normos modelius.

Išvada:Todėl vertinant titano anodo tinklelio juostelių eksploatavimo trukmę negalima pasikliauti vien vidutiniais sunaudojimo rodikliais iš idealių sąlygų. Medžiagos gamybos procesas (užtikrinant tankią, defektų neturinčią dangą), tikslus atitikimas naudojimo aplinkai (išvengiant sąlygų, kurios destabilizuoja pasyviąją plėvelę) ir išvengti eksploatacinių perkrovų (apsaugoti nuo vietinio perkaitimo ir įtempių).e trys pagrindiniai veiksniai, užtikrinantys numatytą tarnavimo laiką.