Met de vooruitgang van de tijd en de toenemende eisen aan dunnere en lichtere elektronische producten worden de productieprocessen voor printplaten ook voortdurend verbeterd. De afgelopen jaren zijn titaniumanodes geleidelijk aan door meer mensen in het PCB-koperplatingsproces herkend en begrepen. Vergeleken met traditionele fosforkoperen kogels, die tijdens gebruik blijven oplossen, blijven titaniumanodes stabiel van vorm en ondergaan ze geen oplossingsreacties tijdens gebruik. Daarom worden ze onoplosbare anodes genoemd en ook wel dimensionaal stabiele anodes genoemd. Met de verbetering van de productvereisten nemen ook de eisen van het PCB-koperplatingproces toe. Titaniumanodes vertonen geleidelijk voordelen ten opzichte van fosforbronskogels en vervangen geleidelijk het marktaandeel van fosforbronskogels. Dit artikel geeft een algemene inleiding tot titaniumanodes en combineert onze tientallen jaren ervaring in de ontwikkeling en productie van titaniumanodes om enige kennis en ervaring te delen in het ontwerp en gebruik van titaniumanodes, zodat meer mensen titaniumanodes kunnen begrijpen. Anode heeft verder diepgaand inzicht.
1. Inleiding tot titaniumanode
1.1 Definitie van titaniumanode
Titaniumanode wordt over het algemeen DSA (Dimensionally Stable Anode) genoemd, wat een dimensioneel stabiele anode is. Tijdens gebruik ondergaat de titaniumanode geen oplossingsreactie, waardoor de maatvastheid behouden blijft. Daarom is de titaniumanode een onoplosbare anode. De titaniumanode is geen eenvoudige metalen elektrode, maar een gecoate elektrode: de titaniumanode is een composietelektrodemateriaal dat titanium als basismetaal gebruikt en is gecoat met een elektrokatalytische coating op het oppervlak. Hoewel van veel materialen coatings kunnen worden gemaakt, zijn de meest gebruikte coatings de coatings van elementen uit de platinagroep, vaak coatings van edele metalen genoemd, die voornamelijk de volgende drie typen omvatten: platina (metalen), rutheniumoxide en iridiumoxide (allemaal keramische metaaloxides). ). Daarom kan een titaniumanode worden gedefinieerd als een elektrodemateriaal dat metallisch titanium als basismateriaal gebruikt, metalen uit de platinagroep en hun oxiden als oppervlaktecoatings gebruikt, en een elektrische geleidbaarheid en een hoge chemische katalytische activiteit heeft.
1.2 Ontwikkelingsgeschiedenis van titaniumanodes
Over de geschiedenis van titaniumanoden gesproken: de geboorte ervan is onlosmakelijk verbonden met de Nederlander Henry Beer (HB Beer). Beer dateert uit 1957 en nam het voortouw bij het uitvinden van de technologie voor het galvaniseren van platina op titaniummetaal, vroeg patent aan en richtte MAGNETOChemie op (de voorloper van MAGNETO Chemie). In 1967 vond Beer een methode uit voor het vormen van een metaaloxidefilm op titaniummetaal. In een specifiek implementatievoorbeeld werd rutheniumoxide gebruikt als anode voor zoutwaterelektrolyse, wat grote veranderingen in de chlooralkali-industrie bevorderde. Deze coating wordt tegenwoordig nog steeds veel gebruikt in verschillende elektrochemische chloorontwikkelingsreacties. Met het diepgaande onderzoek naar verschillende metalen uit de platinagroep en hun oxiden, werden in de jaren zeventig met succes gemengde metaaloxidecoatings van iridium en tantaal ontwikkeld, die geleidelijk werden gebruikt in elektrochemische zuurstofontwikkelingsreacties. Tegenwoordig vertrouwen titaniumanodes op hun superieure prestaties en worden ze veel gebruikt in veel elektrochemische gebieden, waaronder de chemische industrie (chloor-alkali-industrie), elektrolytische organische synthese, galvaniseren, kathodische bescherming, industriële en civiele elektrolytische chloorproductie en desinfectie, en andere toepassingsgebieden. .
Sinds de jaren negentig worden titaniumanoden gebruikt bij het koperplateren van PCB's, en deze werden in het eerste decennium van deze eeuw verder ontwikkeld en verbeterd. In de afgelopen 10 jaar, met de verbetering van de vereisten voor PCB-procescapaciteiten, zijn titaniumanodes geleidelijk begonnen met het vervangen van oplosbare anodes-fosforkoperballen met hun unieke voordelen. Afhankelijk van de galvanische vereisten kunnen titaniumanodes niet alleen worden gebruikt voor DC-plating, maar ook voor omgekeerde puls-plating. In de toekomst, naarmate de vereisten voor het koperplatingsproces verder toenemen, zullen titaniumanodes verder worden onderzocht en ontwikkeld om zich aan te passen aan de nieuwe galvaniseeromstandigheden.
2. Reactieprincipe van titaniumanode
Titaniumanode is een onoplosbare anode en het reactieproces van de anode tijdens bedrijf verschilt aanzienlijk van dat van oplosbare anoden (koperen fosforkogels).
De anodische reactie van de oplosbare anode is een eenvoudig chemisch reactieproces waarbij metaal elektronen verliest en oplost; de anodische reactie van de onoplosbare anode is in wezen een reactie van elektrolyse van water, en de reactieproducten zijn zuurstof- en waterstofionen. Het verschil in anodische chemische reacties tussen onoplosbare anodes en oplosbare anodes kan als de volgende drie punten worden samengevat: i. Verschillende reactieproducten; ii. Verschillende reactieprocessen; iii. Verschillende reactiepotentialen. Dit bepaalt ook dat onder specifieke toepassingsomstandigheden de prestaties van titaniumanodes en de eisen aan apparatuur hun eigen bijzonderheden hebben.
i. De reactieproducten zijn verschillend
Zoals uit de bovenstaande reactievergelijking blijkt, is het handigste aan het gebruik van oplosbare anoden dat al het metaal dat op de kathode wordt afgezet afkomstig is van het metaal dat is opgelost in de anodereactie, waardoor een metaalbalans in het galvaniseersysteem wordt bereikt. Bij gebruik van een onoplosbare anode worden aan het anode-uiteinde niet alleen geen overeenkomstige metaalionen geproduceerd, maar worden er ook extra waterstofionen geproduceerd. Daarom moeten bij onoplosbare anoden, terwijl ze koperionen aanvullen, ook overtollige waterstofionen worden verbruikt om de balans van het gehele galvaniseersysteem te behouden. Momenteel is de belangrijkste oplossing het gebruik van koperoxide. Daarom vereist elk gebruik van titaniumanodes bijna altijd een extra koperoxidepoedertoevoegingssysteem, wat het grootste verschil is met het fosforkoperkogelsysteem.
ii. Het reactieproces is anders
Het anodereactieproces van de oplosbare anode is relatief eenvoudig. De laatste reactie die optreedt is dat koper (0 valentie) wordt omgezet in koperionen (+2 valentie), en de nevenreactie zal ook gedeeltelijk koperionen produceren (+1 valentie); de anode van de onoplosbare anode De reactie is een elektrokatalytisch reactieproces waarbij de coating van edelmetaaloxide op het oppervlak van de titaniumanode betrokken is. De basisreactie is de anodereactie van het elektrolyseren van water, en de eindproducten zijn zuurstof- en waterstofionen. Tijdens dit reactieproces zal de coating niet alleen door contact een grote mate van ontleding van de additieven in de galvaniseringsoplossing veroorzaken, maar zal de reactie ook sterk oxiderende tussenproducten produceren, waaronder zuurstofatomen, hydroxylradicalen, enz., die ook extra afbraak van de additieven. Dit vormt een zeer groot obstakel voor het gebruik van onoplosbare anodes - vergeleken met oplosbare anodes zullen onoplosbare anodes een extra verbruik van additieven veroorzaken en de bedrijfskosten van het PCB-koperbekledingsproces aanzienlijk verhogen.
iii. Verschillende reactiepotentialen
Tijdens het galvaniseerproces ondergaat het anode-uiteinde van de onoplosbare anode een reactie van het elektrolyseren van water, en de standaard elektrodepotentiaal van deze reactie is aanzienlijk hoger dan die van de oplosbare anode. Tegelijkertijd omdat de soortelijke weerstand van titanium groter is dan die van koper; en in het algemeen wordt vaak een hogere stroomdichtheid gebruikt bij gebruik van titaniumanodes. Dit heeft tot gevolg dat de spanning van het gehele galvaniseersysteem aanzienlijk hoger is dan die van oplosbare anoden wanneer titaniumanodes worden gebruikt. Dit spanningsverschil is minimaal groter dan 1V, of zelfs 2V. Vergeleken met de voeding die geschikt is voor fosforkoperballen, moet vooraf rekening worden gehouden met het spanningsontwerp van de voeding voor onoplosbare anodes. Vanuit kostenperspectief zullen de kosten van de stroomvoorziening uiteraard ook dienovereenkomstig stijgen.
3. Voor- en nadelen van titaniumanoden
3.1 Voordelen van titaniumanoden
Vergeleken met fosforkoperen kogels bieden titaniumanodes onvergelijkbare voordelen omdat ze van een compleet ander anodetype zijn. Samenvattend komen de voordelen van titaniumanodes voornamelijk tot uiting in de volgende punten.
i.Voordelen van stabiele plateeruniformiteit
Het voordeel van de galvanische uniformiteit van titaniumanoden betekent dat het gebruik van onoplosbare anoden gedurende lange tijd een stabiele galvanische uniformiteit kan handhaven, wat wordt bepaald door de kenmerken van de onoplosbare anode zelf. Om tijdens het galvaniseerproces de stabiliteit van de galvaniseeruniformiteit te garanderen, is het noodzakelijk ervoor te zorgen dat de galvaniseeromstandigheden controleerbaar en stabiel zijn. Een heel belangrijk punt is het handhaven van de uniformiteit van de ontlading van het anode-uiteinde naar het kathode-uiteinde. De stabiliteit van de ontlading van het anode-uiteinde naar het kathode-uiteinde wordt grotendeels bepaald door de relatieve afmetingen van de twee. Bij het koperplatingsproces van PCB's zullen de gebruikte oplosbare fosforkoperen kogels oplossen naarmate het galvaniseren vordert, wat resulteert in een verkleining van de anode (voornamelijk de hoogte van de anode) en een verandering in het relatieve oppervlak. Daarom is het onmogelijk om de uniformiteit van de anode-ontlading gedurende lange tijd te handhaven met behulp van koperen fosforkogels. Onoplosbare anodes worden ook wel "dimensioneel stabiele anodes" genoemd, wat betekent dat de anodegrootte van onoplosbare anoden stabiel blijft gedurende een lange gebruiksperiode. Op dit moment is het alleen nodig om ervoor te zorgen dat de coating op het oppervlak van de titaniumanode tijdens de levensduur van de anode niet heeft gefaald en nog steeds ontladings- en elektrokatalytische eigenschappen heeft, om de ontladingsstabiliteit vanaf het anode-uiteinde tot aan de anode te garanderen. kathode einde. Meestal is het, nadat de onoplosbare anode online is geïnstalleerd, alleen nodig om de uniformiteit van de beplating voor de eerste keer aan te passen (zoals het aanpassen van de grootte en positie van de afschermingsplaat), en kan er gedurende lange tijd een stabiele verdeling van de plaatdikte worden verkregen. , wat kan worden bereikt gedurende de gehele levenscyclus van de anode. "voor eens en voor altijd" binnen.
ii. Hogere productie-efficiëntie
Vergeleken met fosforkoperen kogels wordt de verbetering van de productie-efficiëntie veroorzaakt door titaniumanodes voornamelijk weerspiegeld in de volgende twee aspecten:
Enerzijds kunnen titaniumanodes werken met hogere stroomdichtheden. Vanwege de passivatie van de fosfidefilm op het oppervlak van de fosforkoperen kogel, kan de maximale bedrijfsstroomdichtheid van de fosforkoperen kogel niet hoger zijn dan 2,5 ~ 3 ASD; terwijl de maximale stroomdichtheid die de titaniumanode kan weerstaan tientallen keren groter is dan die van de fosforkoperen kogel (bijvoorbeeld op het gebied van galvaniseren van staal kan de werkstroomdichtheid van titaniumanodes meer dan 100 ASD bereiken). Daarom hebben titaniumanodes, door de ondersteuning van apparatuur en het afstemmen van overeenkomstige galvaniseeromstandigheden, het potentieel om een hogere productiviteit en productie-efficiëntie van apparatuur te bereiken.
Aan de andere kant vermijden titaniumanodes de productieonderbrekingsproblemen veroorzaakt door regelmatige toevoeging en onderhoud van het fosforkoperkogelproces. Bij gebruik van fosforbronsbollen moeten de verbruikte fosforbronsbollen regelmatig worden aangevuld. Voordat u nieuwe fosforbronsbollen toevoegt, moeten deze worden gereinigd. Ze kunnen niet onmiddellijk na het toevoegen ervan worden geproduceerd. Er is een bepaalde periode van elektrolytische cilinderwerking nodig om een fosfaterende film op het oppervlak te vormen. De fosforbronskogels die al lange tijd worden gebruikt, zijn bijna in de residutoestand, dus ze moeten volledig uit de titaniummand worden gereinigd om kwaliteitsproblemen bij het galvaniseren te voorkomen. Deze onvermijdelijke onderhoudswerkzaamheden zorgen ervoor dat koperplatingsapparatuur met fosforbronzen ballen niet alleen niet lang onafgebroken kan functioneren, maar ook veel mankracht kost. Bij gebruik van titaniumanodes is het apparaat voor het toevoegen van koperoxidepoeder voor het aanvullen van koperionen onafhankelijk en is het niet nodig om de machine uit te schakelen om koperoxidepoeder aan te vullen. Tegelijkertijd is de titaniumanode zelf ook "onderhoudsvrij", dat wil zeggen dat er tijdens de levensduur van de titaniumanode in principe geen extra reiniging van de titaniumanode nodig is. Daarom kan het gebruik van titaniumanodes theoretisch een volledig ononderbroken productie bereiken, waardoor veel onderhoudstijd en mankrachtinvesteringen worden bespaard.
iii. Stabielere procescontrole
Het gebruik van titaniumanodes kan de componenten van de galvaniseeroplossing in een stabielere staat houden, wat het voordeel is van het toevoegen van koperoxidepoeder.
Enerzijds is het, omdat de dikte van de fosfaterende film op het oppervlak van de koperen fosforbol moeilijk perfect te controleren is, met als uitgangspunt te vermijden dat de fosfaterende film te dik wordt, wat zal leiden tot passivatie van de koperen fosforbol. de fosforkoperen bal zal vaak te veel opgelost zijn, wat zal leiden tot verlies van vloeistof in het drankje. Continue toename van de koperionenconcentratie. De concentratie koperionen speelt een cruciale rol in de TP-waarde van geplateerde gaten. Daarom zullen schommelingen in de koperionenconcentratie tot op zekere hoogte de stabiliteit van het galvanisatie-effect beïnvloeden. Tegelijkertijd zullen tijdens het oplossingsproces van de fosforkoperen kogels extra chloride-ionen in de galvaniseringsoplossing worden verbruikt. Aan de ene kant zal de fluctuatie van chloride-ionen reageren op de dikte van de fosfateringsfilm, en aan de andere kant zal dit er ook voor zorgen dat het effect van galvanische additieven fluctueert. Deze situatie zal zich niet voordoen bij gebruik van titaniumanodes. U hoeft alleen de hoeveelheid toegevoegd koperoxidepoeder strikt te controleren om de koperionenconcentratie volledig onder controle te houden; tegelijkertijd kan ook de concentratie van chloride-ionen zelf in een zeer stabiele toestand worden gehouden.
Aan de andere kant is de kans groter dat het gebruik van koperen fosforkogels verontreiniging van de galvaniseringsoplossing veroorzaakt, wat leidt tot voortijdig falen van de galvaniseringsadditieven. Fosforkoperkogels worden verwerkt door smelten en walsen, terwijl koperoxidepoeder wordt geproduceerd door de kopergrondstof in de oplossing op te lossen, de koperoxidevoorloper in de oplossing verder te zuiveren en neer te slaan en ten slotte te calcineren. Koperoxide poeder. Vergeleken met de twee verwerkingsprocessen is het verwerkingsproces van koperoxidepoeder handiger om de zuiverheid van grondstoffen te controleren. Relatief gesproken zal het gehalte aan onzuiverheden in koperoxidepoeder onder goede controleomstandigheden lager zijn dan dat van fosforkoperballen. Bij langdurig gebruik, of het nu gaat om fosforkoperen kogels of koperoxidepoeder, zullen onzuiverheden oplossen en zich ophopen in de galvaniseringsoplossing. Galvaniseeradditieven zijn vaak behoorlijk gevoelig voor het gehalte aan onzuiverheidionen in de galvaniseeroplossing. Wanneer de onzuiverheidionen in de galvaniseeroplossing een bepaalde concentratie bereiken, zullen ze het effect van de galvaniseeradditieven beïnvloeden, waardoor het galvaniseereffect nadelig wordt beïnvloed. Daarom kan het galvaniseersysteem dat gebruik maakt van titaniumanodes de badvloeistof in een relatief lage vervuilingstoestand houden en ervoor zorgen dat de badvloeistof langer meegaat. Dit vermindert niet alleen de extra kosten van tankvoorbereiding veroorzaakt door het voortijdig falen van het galvaniseerbad, maar verlaagt ook de kosten van het bad tijdens gebruik. De impact van onzuiverheden zal ook zekerder zijn.
iv. Hogere procesmogelijkheden
De capaciteit van het galvaniseerproces hangt voornamelijk af van twee aspecten: het ontwerp van de apparatuur en de ondersteuning van het galvaniseersysteem.
Wat het ontwerp van de apparatuur betreft, beperkt het gebruik van fosforbronzen kogels het ontwerp van de apparatuur, omdat het fosforbronzen kogelsysteem de combinatiemodus van "fosforbronzen ballen-titanium mand-anodezak" niet kan wegnemen. Dit fosforbrons kogelsysteem bepaalt tevens de galvaniseermethode. Het is een verticale plateermethode. Het gebruik van titaniumanodes kan de verticale galvaniseringsmodus volledig elimineren. Omdat titaniumanoden volledig op maat kunnen worden gemaakt, kunnen de straalstroom, circulatie, anodeverdeling, anodevorm en andere aspecten van de apparatuur opnieuw worden ontworpen en geoptimaliseerd. Dit geeft de apparatuur een verscheidenheid aan mogelijkheden en biedt ook mogelijkheden voor galvaniseerapparatuur (zoals de verdere verbetering van de galvaniseeruniformiteit, bedrijfsstroomdichtheid, enz.).
In termen van ondersteuning van het galvaniseersysteem, vergeleken met het vervuilingsprobleem van de galvaniseeroplossing veroorzaakt door het fosforkoperkogelsysteem, kunnen titaniumanodes hogere galvaniseermogelijkheden bieden. Daarom is de ontwikkelingsrichting van nieuwe galvanische additieven feitelijk verschoven naar de aanpassing van titaniumanodes, vooral de ontwikkeling en aanpassing van additieven voor nieuwe toepassingen en hogere eisen. Kiezen voor titaniumanode betekent kiezen voor de mogelijkheid van toekomstige ontwikkeling.
3.2 Nadelen en selectie van titaniumanodes
Vergeleken met fosforkoperen kogels kunnen de nadelen van titaniumanodes worden samengevat als één nadeel: de kosten. Kosten zijn de belangrijkste reden waarom titaniumanodes de koperen fosforkogels niet volledig kunnen vervangen.
i. De investeringskosten voor apparatuur zijn hoog
Het probleem van de investeringskosten voor apparatuur concentreert zich hoofdzakelijk op de volgende aspecten: Ten eerste vereist het titaniumanodesysteem een aanvullend systeem voor het toevoegen van koperoxidepoeder. Voor een betere controle wordt aanbevolen om tegelijkertijd een online medicijncontrolesysteem te gebruiken; ten tweede moet de voeding die geschikt is voor titaniumanodes hoger zijn. Het ontwerp van de werkspanning heeft geleid tot een stijging van de kosten voor de productie van voedingen voor titaniumanodes; ten derde liggen de kosten van titaniumanodes veel hoger dan die van titaniummanden met fosforbronskogelsystemen (vanwege het edelmetaaloxide op het oppervlak van titaniumanodes (kosten van coating). Samenvattend zal het gebruik van titaniumanodes aanzienlijke verbeteringen opleveren in het totale budget van een reeks apparatuur.
ii. Hogere bedrijfskosten
De bedrijfskosten omvatten de vervangingskosten van accessoires (titaniumanodes) en productie- en fabricagekosten.
Enerzijds moet de titaniumanode een overeenkomstige levensduur hebben. Na een gebruiksperiode zullen de ontladingsprestaties of galvaniseerprestaties van de titaniumanode afnemen en kan het zelfs niet meer lukken om aan de hoge eisen van galvaniseren te blijven voldoen. Over het algemeen moeten titaniumanodes na 1 tot 2 jaar gebruik worden geëvalueerd en vervangen. De vervangingskosten van een titaniumanode zijn veel groter dan die van een titaniummand van een fosforbronskogelsysteem.
Aan de andere kant, in termen van productiekosten, vergeleken met koperen fosforkogels, komen de extra kosten veroorzaakt door titaniumanodes voornamelijk voort uit het extra verbruik van koperbekledingsadditieven. Vergeleken met fosforkoperen kogels zullen titaniumanodes leiden tot een aanzienlijke toename van het verbruik per eenheid van koperbekledingsadditieven. Daarom is het controleren van het additiefverbruik binnen een redelijk niveau een belangrijke beoordelingsindicator voor klanten om de kwaliteit van titaniumanodeproducten te beoordelen. In termen van koperverbruik zal er, rekening houdend met de eenheidsprijs en het materiaalverlies van fosforkoperkogels en koperoxidepoeder, geen bijzonder groot verschil zijn in de werkelijke gebruikskosten van de twee.
3.3 Selectie van titaniumanode
Kiezen voor titaniumanode is een keuze tussen kosten en kwaliteit. Aan de ene kant kan het gebruik van titaniumanodes de procesmogelijkheden daadwerkelijk verbeteren en de productkwaliteit verbeteren. In sommige gevallen bepaalt het gebruik van titaniumanodes of een fabrikant over de productiecapaciteiten van een bepaald product beschikt; aan de andere kant zal het gebruik van titaniumanodes een duidelijke verbetering zijn vergeleken met fosforbronskogels, zowel wat betreft de eenmalige investeringskosten van de apparatuur als de daaropvolgende bedrijfskosten. Wanneer de voordelen groter zijn dan de kosten, is het duidelijk dat titaniumanodes inderdaad de logische keuze zullen zijn. Bovendien zal in sommige gevallen, als er geen titaniumanodes worden gebruikt, de productiecapaciteit van een bepaald product verloren gaan; titaniumanodes zijn een onvermijdelijke keuze geworden. Naarmate de vraag naar producten blijft toenemen, zijn verbeteringen in de procesmogelijkheden ook voortdurende vereisten. Op de lange termijn zal de keuze voor titaniumanodes onvermijdelijk een steeds zekerder wordende ontwikkelingsrichting zijn.
gerelateerde producten in ehisen
