Dans une cellule chlore-alcali, le titane n'assure pas l'électrochimie. Le revêtement s'en charge. Le titane est présent car il s'agit d'un métal valve : lorsque le revêtement s'use jusqu'à être traversé, le substrat exposé se repassive au lieu de se dissoudre, ce qui permet de revêtir à nouveau la même base d'anode au lieu de la mettre au rebut.
Quel revêtement convient à un service au chlore
La famille de revêtement, et non le substrat, détermine la réaction pour laquelle l'anode est conçue, et l'utilisation de la mauvaise famille dans un service réduit sa durée de vie :
| Famille de revêtement | Ce pour quoi le revêtement est conçu | Où il est normalement fourni |
|---|---|---|
| À base de ruthénium | Dégagement de chlore | Production de soude caustique par diaphragme, électrolyse de l'hypochlorite de sodium |
| À base d'iridium | Dégagement d'oxygène | Feuille de cuivre électrolytique, formation de feuille d'aluminium, galvanoplastie, service acide |
| Plaqué platine | Placage de platine | Électrolyse fonctionnelle de l'eau, placage de métaux précieux |
Le dégagement de chlore et le dégagement d'oxygène relèvent d'électrochimies différentes, et un revêtement réglé pour l'un n'est pas une version moins chère de l'autre. Une demande de prix chlore-alcali qui ne mentionne que la taille de l'anode n'a pas encore précisé lequel des trois est nécessaire.
Le domaine de fonctionnement dans lequel chaque revêtement est proposé
Quatre valeurs déterminent si une anode convient à la cellule, et une demande de prix qui les contient peut recevoir une réponse en une seule étape :
| Famille de revêtement | Densité de courant | Température de fonctionnement | Épaisseur du revêtement | Charge de métal précieux |
|---|---|---|---|---|
| À base de ruthénium | Inférieur à 2000 A/m² | Indiqué avec le régime de service | 5 à 20 µm | 5 à 20 g/m² |
| À base d'iridium | Inférieur à 2000 A/m² | Inférieur à 70 °C | Indiqué avec le régime de service | 10 à 45 g/m² |
| Plaqué platine | Inférieur à 4000 A/m² | Inférieur à 80 °C | 0.5 à 10 µm | Indiqué avec le régime de service |
Le système au ruthénium est en outre limité par la concentration d'acide et est fourni pour un service à l'acide chlorhydrique inférieur à 20 pour cent. La charge en métal précieux est le champ que les demandes de prix omettent généralement, et elle influe sur la durée de vie en service, elle doit donc figurer à côté de la surface active plutôt que d'être laissée à l'appréciation du fournisseur.
Comparez avant toute chose la ligne de densité de courant à votre propre cellule. Le domaine publié pour le ruthénium inférieur à 2000 A/m² correspond aux conditions de service par diaphragme et hypochlorite. Les cellules chlore-alcali à membrane fonctionnent à une intensité considérablement plus élevée, une demande de prix provenant d'une usine à membrane devrait donc indiquer le type de cellule et sa densité de courant de fonctionnement dès la première ligne, et faire confirmer le domaine correspondant plutôt que de le supposer d'après cette page.
Pourquoi le substrat peut être réutilisé
Le titane est un métal valve, de sorte que lorsque le revêtement s'use, la base exposée se repassive au lieu de se corroder, et le même substrat peut être décapé et revêtu de nouveau plus d'une fois. Le décapage s'effectue par sel fondu, ébullition acide ou électrolyse au sulfate, et le point auquel le revêtement de nouveau devient préférable au remplacement dépend du coût de l'augmentation de la tension de cellule. La décision de revêtir de nouveau relève d'un calcul plutôt que d'une préférence : le revêtement de nouveau devient l'option la moins coûteuse une fois que la perte due à l'augmentation de la tension de cellule dépasse le coût du revêtement de nouveau.
Un acheteur qui prévoit de revêtir de nouveau devrait le préciser dans la demande de prix : cela modifie ce que le plan du substrat et le détail de raccordement doivent pouvoir supporter.
Le côté substrat de la commande
ASTM B265 régit le substrat en titane sur lequel les anodes revêtues sont fabriquées, et ses limites d'éléments interstitiels constituent la différence pratique entre les nuances de substrat. Selon ASTM B265, Grade 1, UNS R50250, limite l'oxygène à 0,18 pour cent et le fer à 0,20 pour cent, offrant la base la plus formable pour les mailles et les formes fortement embouties ; selon la même spécification, Grade 2, UNS R50400, autorise 0,25 pour cent d'oxygène et 0,30 pour cent de fer avec une résistance à la traction minimale de 345 MPa. Puisque le revêtement assure le travail électrochimique, ce sont ces limites de composition qu'un plan d'anode devrait indiquer pour le matériau de base plutôt qu'un nom commercial.
La forme constitue une ligne de commande distincte du revêtement. Les anodes sont produites sous forme de plaque, barre, tôle, fil, maille, tube, anneau, bande et panier, et la maille est courante pour le service en cellule : elle offre une plus grande surface active pour le même encombrement et permet au gaz de quitter la surface. La forme adaptée à une cellule donnée est une question de conception à laquelle l'acheteur répond, et non une question tranchée par la famille de revêtement.
Ce qu'une demande de prix pour une anode chlore-alcali doit indiquer
Les cinq premiers champs concernent la cellule, les deux derniers concernent l'anode comme pièce physique. Il est impossible de répondre à une demande de prix qui ne contient pas les cinq premiers.
| Champ | Pourquoi cela détermine l'offre |
|---|---|
| Type de cellule | Diaphragme, membrane ou hypochlorite, cela détermine le domaine applicable |
| Famille de revêtement | Ruthénium pour le dégagement de chlore, le service le détermine, pas le prix |
| Densité de courant | Se situe dans le domaine ci-dessus |
| Électrolyte et concentration | Le service au ruthénium est limité à moins de 20 pour cent d'acide chlorhydrique |
| Température de fonctionnement | Les systèmes à l'iridium et au platine ont des limites de température |
| Charge de métal précieux | Influe sur la durée de vie en service, ce n'est pas une valeur par défaut du fournisseur |
| Nuance et forme du substrat | Grade 1 ou Grade 2, sous forme de plaque, maille, tube, anneau, barre, fil ou panier |
| Intention de revêtement de nouveau | Modifie la conception du substrat et du raccordement |
Détails des spécifications avec sources
Les valeurs de revêtement figurant sur cette page proviennent de la gamme d'approvisionnement d'anodes Beiyu Titanium : revêtements à base de ruthénium inférieurs à 2000 A/m² avec une épaisseur de 5 à 20 µm et une charge de 5 à 20 g/m², limités à moins de 20 pour cent d'acide chlorhydrique ; revêtements à base d'iridium inférieurs à 2000 A/m² et à moins de 70 °C avec 10 à 45 g/m² ; revêtements plaqués platine inférieurs à 4000 A/m² et à moins de 80 °C avec 0.5 à 10 µm. Les anodes sont produites sous forme de plaque, barre, tôle, fil, maille, tube, anneau, bande et panier, répertoriées ensemble plutôt qu'une forme par service, cette page n'associe donc pas un revêtement à une forme unique.
Les limites de composition du substrat sont celles d'ASTM B265 pour Grade 1, UNS R50250, et Grade 2, UNS R50400. Le revêtement est décrit par son procédé, et non par une spécification de matériau, ce qui explique pourquoi une commande d'anodes comporte deux acceptations. Le substrat en titane reçoit un certificat de réception 3.1 selon EN 10204 avec traçabilité par numéro de coulée ; le revêtement est enregistré selon le procédé par lequel il a été appliqué.