En una celda de cloro-álcali, el titanio no realiza el trabajo electroquímico. Lo realiza el recubrimiento. El titanio está ahí porque es un metal válvula: donde el recubrimiento se desgasta por completo, el sustrato expuesto vuelve a pasivarse en lugar de disolverse, lo que permite volver a recubrir la misma base de ánodo en lugar de desecharla.
Qué recubrimiento requiere un servicio de cloro
La familia del recubrimiento, no el sustrato, determina para qué reacción se fabrica el ánodo, e introducir una familia incorrecta en un servicio acorta su vida útil:
| Familia de recubrimiento | Para qué está diseñado el recubrimiento | Dónde se suministra habitualmente |
|---|---|---|
| A base de rutenio | Evolución de cloro | Producción cáustica con diafragma, electrólisis de hipoclorito de sodio |
| A base de iridio | Evolución de oxígeno | Lámina de cobre electrolítico, formación de lámina de aluminio, electrodeposición, servicio ácido |
| Recubierto de platino | Recubrimiento de platino | Electrólisis de agua funcional, electrodeposición de metales preciosos |
La evolución de cloro y la evolución de oxígeno corresponden a procesos electroquímicos distintos, y un recubrimiento ajustado para uno no es una versión más barata del otro. Una consulta de cloro-álcali que solo indique el tamaño del ánodo aún no ha definido cuál de los tres necesita.
Los límites de funcionamiento dentro de los que se oferta cada recubrimiento
Cuatro cifras determinan si un ánodo es adecuado para la celda, y una consulta que las incluya puede responderse en una sola ronda:
| Familia de recubrimiento | Densidad de corriente | Temperatura de funcionamiento | Espesor del recubrimiento | Carga de metal precioso |
|---|---|---|---|---|
| A base de rutenio | Por debajo de 2000 A/m² | Indicada junto con el servicio | 5 a 20 µm | 5 a 20 g/m² |
| A base de iridio | Por debajo de 2000 A/m² | Por debajo de 70 °C | Indicada junto con el servicio | 10 a 45 g/m² |
| Recubierto de platino | Por debajo de 4000 A/m² | Por debajo de 80 °C | 0.5 a 10 µm | Indicada junto con el servicio |
El sistema de rutenio también está limitado por la concentración del ácido y se suministra para servicio con ácido clorhídrico por debajo del 20 por ciento. La carga de metal precioso es el campo que suele omitirse en las consultas, y afecta a la vida útil, por lo que corresponde indicarla junto al área activa en lugar de dejar que el proveedor la suponga.
Antes de nada, compare la fila de densidad de corriente con su propia celda. El límite publicado para rutenio, inferior a 2000 A/m², es la cifra indicada para servicio con diafragma e hipoclorito. Las celdas de cloro-álcali de membrana funcionan a intensidades considerablemente superiores, por lo que una consulta de una planta de membrana debería indicar en la primera línea el tipo de celda y su densidad de corriente de funcionamiento, y confirmar los límites aplicables en lugar de deducirlos de esta página.
Por qué puede reutilizarse el sustrato
El titanio es un metal válvula, de modo que donde un recubrimiento se desgasta por completo, la base expuesta vuelve a pasivarse en lugar de corroerse, y el mismo sustrato puede decaparse y recubrirse de nuevo más de una vez. El decapado se realiza con sales fundidas, ebullición en ácido o electrólisis con sulfatos, y el punto en que volver a recubrir resulta más conveniente que sustituir depende del coste del aumento de tensión de la celda. La decisión de volver a recubrir es aritmética, no una preferencia: pasa a ser la opción más económica cuando la pérdida debida al aumento de tensión de la celda supera el coste del nuevo recubrimiento.
Un comprador que prevea volver a recubrir debería indicarlo en la consulta: cambia las condiciones que deben soportar el diseño del sustrato y el detalle de la conexión.
La parte del pedido relativa al sustrato
ASTM B265 rige el sustrato de titanio sobre el que se fabrican los ánodos recubiertos, y sus límites de elementos intersticiales constituyen la diferencia práctica entre las calidades del sustrato. Según ASTM B265, Grade 1, UNS R50250, limita el oxígeno al 0,18 por ciento y el hierro al 0,20 por ciento, proporcionando la base más conformable para mallas y formas de embutición profunda; según la misma especificación, Grade 2, UNS R50400, admite un 0,25 por ciento de oxígeno y un 0,30 por ciento de hierro, con una resistencia a la tracción mínima de 345 MPa. Como el recubrimiento realiza el trabajo electroquímico, esos límites de composición son los que debería indicar el plano de un ánodo para el material base, en lugar de un nombre comercial.
La forma es una línea de pedido distinta del recubrimiento. Los ánodos se producen como chapa gruesa, varilla, chapa fina, alambre, malla, tubo, anillo, fleje y cesta, y la malla es habitual en las celdas: ofrece más área activa con la misma superficie ocupada y permite que el gas abandone la superficie. Qué forma se adapta a una celda concreta es una cuestión de diseño que responde el comprador, no algo que determine la familia del recubrimiento.
Qué debe indicar una consulta de ánodos para cloro-álcali
Los cinco primeros campos corresponden a la celda; los dos últimos, al ánodo como pieza física. Una consulta que omita los cinco primeros no puede responderse.
| Campo | Por qué determina la oferta |
|---|---|
| Tipo de celda | Diafragma, membrana o hipoclorito; determina qué límites se aplican |
| Familia de recubrimiento | Rutenio para la evolución de cloro; lo determina el servicio, no el precio |
| Densidad de corriente | Se contrasta con los límites anteriores |
| Electrolito y concentración | El servicio del rutenio se limita a ácido clorhídrico por debajo del 20 por ciento |
| Temperatura de funcionamiento | Los sistemas de iridio y platino tienen límites máximos de temperatura |
| Carga de metal precioso | Afecta a la vida útil; no es un valor predeterminado del proveedor |
| Calidad y forma del sustrato | Grade 1 o Grade 2, como chapa gruesa, malla, tubo, anillo, varilla, alambre o cesta |
| Intención de volver a recubrir | Cambia el diseño del sustrato y de la conexión |
Detalles de especificación con fuentes
Las cifras de recubrimiento de esta página proceden del rango de suministro de ánodos de Beiyu Titanium: recubrimientos a base de rutenio por debajo de 2000 A/m², con espesor de 5 a 20 µm y carga de 5 a 20 g/m², limitados a ácido clorhídrico por debajo del 20 por ciento; recubrimientos a base de iridio por debajo de 2000 A/m² y por debajo de 70 °C, con 10 a 45 g/m²; recubrimientos de platino electrodepositado por debajo de 4000 A/m² y por debajo de 80 °C, con 0.5 a 10 µm. Los ánodos se producen como chapa gruesa, varilla, chapa fina, alambre, malla, tubo, anillo, fleje y cesta, enumerados conjuntamente en lugar de asignar una forma a cada servicio, por lo que esta página no vincula un recubrimiento con una única forma.
Los límites de composición del sustrato son los de ASTM B265 para Grade 1, UNS R50250, y Grade 2, UNS R50400. El recubrimiento se describe por su proceso, no por una especificación de material, por lo que un pedido de ánodos incluye dos criterios de aceptación. El sustrato de titanio recibe un certificado de inspección 3.1 según EN 10204 con trazabilidad por número de colada; el recubrimiento se registra según el proceso mediante el que se aplicó.