In una cella cloro-soda il titanio non svolge il lavoro elettrochimico. Lo svolge il rivestimento. Il titanio è presente perché è un metallo valvola: dove il rivestimento si consuma completamente, il substrato esposto si ripassiva anziché dissolversi, consentendo di rivestire nuovamente la stessa base anodica anziché scartarla.
Quale rivestimento richiede un impiego con cloro
La famiglia del rivestimento, non il substrato, determina per quale reazione è realizzato l'anodo, e utilizzare la famiglia sbagliata in un'applicazione ne riduce la durata:
| Famiglia di rivestimenti | Per cosa è realizzato il rivestimento | Dove viene normalmente fornito |
|---|---|---|
| A base di rutenio | Sviluppo di cloro | Produzione di soda caustica con diaframma, elettrolisi dell'ipoclorito di sodio |
| A base di iridio | Sviluppo di ossigeno | Lamina di rame elettrolitico, formazione di lamina di alluminio, deposizione galvanica, impiego in ambiente acido |
| Placcato in platino | Placcatura in platino | Elettrolisi per acqua funzionale, deposizione galvanica di metalli preziosi |
Lo sviluppo di cloro e lo sviluppo di ossigeno sono processi elettrochimici diversi, e un rivestimento ottimizzato per uno non è una versione più economica dell'altro. Una richiesta per cloro-soda che indica soltanto le dimensioni dell'anodo non ha ancora precisato quale dei tre sia necessario.
L'inviluppo operativo entro cui viene quotato ogni rivestimento
Quattro valori determinano se un anodo è adatto alla cella, e una richiesta che li riporta può ricevere risposta in un solo passaggio:
| Famiglia di rivestimenti | Densità di corrente | Temperatura di esercizio | Spessore del rivestimento | Carico di metallo prezioso |
|---|---|---|---|---|
| A base di rutenio | Inferiore a 2000 A/m² | Indicato con l'impiego | da 5 a 20 µm | da 5 a 20 g/m² |
| A base di iridio | Inferiore a 2000 A/m² | Inferiore a 70 °C | Indicato con l'impiego | da 10 a 45 g/m² |
| Placcato in platino | Inferiore a 4000 A/m² | Inferiore a 80 °C | da 0.5 a 10 µm | Indicato con l'impiego |
Il sistema al rutenio è inoltre limitato dalla concentrazione dell'acido ed è fornito per impiego con acido cloridrico inferiore al 20 per cento. Il carico di metallo prezioso è il campo che le richieste tendono a omettere, e influisce sulla durata: va quindi indicato accanto alla superficie attiva anziché lasciato alle supposizioni del fornitore.
Prima di tutto, confrontare la riga della densità di corrente con la propria cella. Il limite pubblicato per il rutenio, inferiore a 2000 A/m², è il valore indicato per applicazioni a diaframma e per ipoclorito. Le celle cloro-soda a membrana operano a valori notevolmente superiori, quindi sarebbe opportuno che una richiesta proveniente da un impianto a membrana indicasse nella prima riga il tipo di cella e la densità di corrente operativa, facendo confermare i limiti rispetto a questi dati anziché dedurli da questa pagina.
Perché il substrato può essere riutilizzato
Il titanio è un metallo valvola, quindi dove il rivestimento si consuma completamente la base esposta si ripassiva anziché corrodersi, e lo stesso substrato può essere sverniciato e rivestito nuovamente più volte. La rimozione avviene mediante sali fusi, ebollizione in acido o elettrolisi in solfati, e il punto in cui il nuovo rivestimento conviene rispetto alla sostituzione dipende dal costo dell'aumento della tensione di cella. La decisione di rivestire nuovamente è aritmetica, non una preferenza: diventa la soluzione più economica quando la perdita dovuta all'aumento della tensione di cella supera il costo del nuovo rivestimento.
Conviene che un acquirente che prevede di applicare nuovamente il rivestimento lo indichi nella richiesta: cambia ciò a cui il disegno del substrato e il dettaglio della connessione devono resistere.
La parte dell'ordine relativa al substrato
ASTM B265 disciplina il substrato di titanio su cui vengono realizzati gli anodi rivestiti, e i limiti degli elementi interstiziali costituiscono la differenza operativa tra i gradi del substrato. Secondo ASTM B265, Grade 1, UNS R50250, limita l'ossigeno a 0,18 per cento e il ferro a 0,20 per cento, offrendo la base più formabile per reti e forme ottenute mediante formatura profonda; secondo la stessa specifica Grade 2, UNS R50400, consente 0,25 per cento di ossigeno e 0,30 per cento di ferro con una resistenza a trazione minima di 345 MPa. Poiché il rivestimento svolge il lavoro elettrochimico, conviene che il disegno dell'anodo indichi questi limiti di composizione per il materiale di base anziché un nome commerciale.
La forma è una voce d'ordine separata dal rivestimento. Gli anodi sono prodotti come lamiera spessa, barra tonda, lamiera sottile, filo, rete, tubo, anello, nastro e cestello, e la rete è comune nelle celle: offre una maggiore superficie attiva a parità di ingombro e consente al gas di lasciare la superficie. La forma adatta a una determinata cella è una questione progettuale a cui risponde l'acquirente, non un aspetto determinato dalla famiglia del rivestimento.
Cosa deve indicare una richiesta di anodi per cloro-soda
I primi cinque campi riguardano la cella; gli ultimi due riguardano l'anodo come componente fisico. Una richiesta priva dei primi cinque non può ricevere risposta.
| Campo | Perché determina l'offerta |
|---|---|
| Tipo di cella | Diaframma, membrana o ipoclorito; determina quali limiti si applicano |
| Famiglia di rivestimenti | Rutenio per lo sviluppo di cloro; decide l'applicazione, non il prezzo |
| Densità di corrente | Da confrontare con i limiti sopra indicati |
| Elettrolita e concentrazione | L'impiego del rutenio è limitato ad acido cloridrico inferiore al 20 per cento |
| Temperatura di esercizio | I sistemi all'iridio e al platino hanno limiti massimi di temperatura |
| Carico di metallo prezioso | Influisce sulla durata; non è un valore predefinito del fornitore |
| Grado e forma del substrato | Grade 1 o Grade 2, come lamiera spessa, rete, tubo, anello, barra tonda, filo o cestello |
| Previsione di nuovo rivestimento | Modifica il progetto del substrato e della connessione |
Dettagli delle specifiche con fonti
I valori dei rivestimenti riportati in questa pagina provengono dalla gamma di fornitura degli anodi di Beiyu Titanium: rivestimenti a base di rutenio inferiori a 2000 A/m² con spessore da 5 a 20 µm e carico da 5 a 20 g/m², limitati ad acido cloridrico inferiore al 20 per cento; rivestimenti a base di iridio inferiori a 2000 A/m² e inferiori a 70 °C con carico da 10 a 45 g/m²; rivestimenti platinati inferiori a 4000 A/m² e inferiori a 80 °C con spessore da 0.5 a 10 µm. Gli anodi sono prodotti come lamiera spessa, barra tonda, lamiera sottile, filo, rete, tubo, anello, nastro e cestello, elencati insieme anziché con una forma per ogni applicazione; questa pagina quindi non associa un rivestimento a un'unica forma.
I limiti di composizione del substrato sono quelli di ASTM B265 per Grade 1, UNS R50250, e Grade 2, UNS R50400. Il rivestimento è descritto attraverso il suo processo, non mediante una specifica del materiale, ed è per questo che un ordine di anodi prevede due accettazioni. Il substrato di titanio riceve un certificato di collaudo 3.1 secondo EN 10204 con tracciabilità tramite il numero di colata; il rivestimento viene documentato rispetto al processo con cui è stato applicato.