S pokrokem doby a zvyšujícími se požadavky na tenčí a lehčí elektronické produkty se neustále zlepšují i procesy výroby desek plošných spojů. V posledních letech titanové anody postupně rozpoznalo a pochopilo více lidí v procesu pokovování PCB mědí. Ve srovnání s tradičními fosforovými měděnými kuličkami, které se během používání dále rozpouštějí, zůstávají titanové anody tvarově stálé a během používání neprocházejí rozpouštěcími reakcemi, proto se nazývají nerozpustné anody a také se nazývají rozměrově stabilní anody. Se zlepšováním požadavků na výrobky se také zvyšují požadavky na proces pokovování PCB mědí. Titanové anody postupně vykazují výhody oproti fosforovým bronzovým koulím a postupně nahrazují tržní podíl fosforových bronzových kuliček. Tento článek poskytne obecný úvod do titanových anod a spojí naše desetiletí zkušeností s vývojem a výrobou titanových anod, abychom se podělili o některé znalosti a zkušenosti v oblasti návrhu a použití titanových anod, aby titanovým anodám porozumělo více lidí. Anoda má další hlubší porozumění.
1. Úvod do titanové anody
1.1 Definice titanové anody
Titanová anoda se obecně nazývá DSA (DimensionallyStable Anode), což je rozměrově stabilní anoda. Během používání neprochází titanová anoda rozpouštěcí reakcí, čímž si zachovává rozměrovou stabilitu. Proto je titanová anoda nerozpustnou anodou. Titanová anoda není jednoduchá kovová elektroda, ale potažená elektroda: titanová anoda je kompozitní elektrodový materiál, který používá titan jako základní kov a je potažen elektrokatalytickým povlakem na povrchu. Ačkoli lze povlaky vyrobit z mnoha materiálů, nejpoužívanějšími jsou povlaky prvků skupiny platiny, často nazývané povlaky drahých kovů, které zahrnují zejména následující tři typy: platina (kovy), oxid ruthenium a oxid iridium (všechny oxidy keramických kovů ). Proto lze titanovou anodu definovat jako elektrodový materiál, který používá jako základní materiál kovový titan, jako povrchové povlaky používá kovy ze skupiny platiny a jejich oxidy a má elektrickou vodivost a vysokou chemickou katalytickou aktivitu.
1.2 Historie vývoje titanových anod
Když už jsme u historie titanových anod, její zrod neodmyslitelně patří k Holanďanovi Henrymu Beerovi (HB Beer). Od roku 1957 se Beer postavil do čela vynalézání technologie galvanického pokovování platiny na titanovém kovu, požádal o patent a založil MAGNETOCHemie (předchůdce MAGNETO Chemie). V roce 1967 Beer vynalezl metodu vytváření filmu oxidu kovu na titanovém kovu. Jeden konkrétní příklad implementace používal oxid ruthenium jako anodu pro elektrolýzu slané vody, což podpořilo velké změny v chlor-alkalickém průmyslu. Tento povlak je dnes stále široce používán v různých elektrochemických reakcích vývoje chloru. S hloubkovým výzkumem různých kovů ze skupiny platiny a jejich oxidů byly v 70. letech 20. století úspěšně vyvinuty povlaky oxidů iridium-tantal, které se postupně začaly používat v reakcích elektrochemického vývoje kyslíku. Dnes se titanové anody spoléhají na svůj vynikající výkon a jsou široce používány v mnoha elektrochemických oborech, včetně chemického průmyslu (průmysl chloru a alkalických kovů), elektrolytické organické syntézy, galvanického pokovování, katodové ochrany, průmyslové a civilní elektrolytické výroby a dezinfekce chlóru a dalších aplikačních oblastí. .
Od 90. let 20. století se titanové anody používají v procesech pokovování PCB mědí a v prvním desetiletí tohoto století byly dále vyvíjeny a zdokonalovány. V posledních 10 letech, se zlepšením požadavků na způsobilost procesu PCB, titanové anody postupně začaly nahrazovat rozpustné anody a fosforové měděné kuličky se svými jedinečnými výhodami. V závislosti na požadavcích na galvanické pokovování lze titanové anody použít nejen pro DC pokovování, ale také pro reverzní pulzní pokovování. V budoucnu, jak se požadavky na proces pokovování mědí dále zvyšují, budou titanové anody nadále zkoumány a vyvíjeny, aby se přizpůsobily novým podmínkám galvanického pokovování.
2. Princip reakce titanové anody
Titanová anoda je nerozpustná anoda a proces reakce anody během provozu se výrazně liší od procesu rozpustných anod (fosforové měděné kuličky).
Anodická reakce rozpustné anody je jednoduchý chemický reakční proces, při kterém kov ztrácí elektrony a rozpouští se; anodická reakce nerozpustné anody je v podstatě reakcí elektrolýzy vody a reakčními produkty jsou ionty kyslíku a vodíku. Rozdíl v anodických chemických reakcích mezi nerozpustnými anodami a rozpustnými anodami lze shrnout do následujících tří bodů: i. Různé reakční produkty; ii. Různé reakční procesy; iii. Různé reakční potenciály. To také určuje, že za specifických podmínek použití má výkon titanových anod a požadavky na zařízení svá specifika.
i. Produkty reakce jsou různé
Jak je vidět z reakční rovnice výše, nejpohodlnější věcí na použití rozpustných anod je, že veškerý kov usazený na katodě pochází z kovu rozpuštěného v anodové reakci, čímž je dosaženo rovnováhy kovu v systému galvanického pokovování. Při použití nerozpustné anody nejenže nevznikají na anodovém konci žádné odpovídající kovové ionty, ale také další vodíkové ionty. Proto se u nerozpustných anod musí při doplňování iontů mědi spotřebovávat také přebytečné ionty vodíku, aby se udržela rovnováha celého systému galvanizace. V současné době je hlavním řešením použití oxidu mědi. Jakékoli použití titanových anod proto téměř vždy vyžaduje přídavný systém přidávání prášku oxidu mědi, což je největší rozdíl od systému fosforových kuliček.
ii. Proces reakce je jiný
Proces anodové reakce rozpustné anody je relativně jednoduchý. Konečná reakce, která nastane, je, že měď (valence 0) se přemění na ionty mědi (valence +2) a její vedlejší reakce také částečně vytvoří ionty mědi (valence +1); anoda nerozpustné anody Reakce je elektrokatalytický reakční proces zahrnující povlak oxidu drahého kovu na povrchu titanové anody. Základní reakcí je anodová reakce elektrolyzující vody a konečnými produkty jsou ionty kyslíku a vodíku. Během tohoto reakčního procesu nejenže povlak způsobí velké množství rozkladu aditiv v pokovovacím roztoku kontaktem, ale reakce také vytvoří silně oxidační meziprodukty včetně atomů kyslíku, hydroxylových radikálů atd., což také způsobí další rozkladu přísad. To vytváří velmi velkou překážku pro použití nerozpustných anod - ve srovnání s rozpustnými anodami způsobí nerozpustné anody další spotřebu aditiv a výrazně zvýší provozní náklady procesu poměďování DPS.
iii. Různé reakční potenciály
Během procesu galvanického pokovování prochází anodový konec nerozpustné anody reakci elektrolyzující vody a standardní elektrodový potenciál této reakce je výrazně vyšší než u rozpustné anody. Současně, protože odpor titanu je větší než měď; a obecně se při použití titanových anod často používá vyšší proudová hustota. To má za následek, že při použití titanových anod je napětí celého galvanizačního systému výrazně vyšší než napětí rozpustných anod. Tento rozdíl napětí je minimálně větší než 1V, nebo dokonce 2V. Ve srovnání s napájecím zdrojem vhodným pro fosforové měděné kuličky je třeba předem zvážit návrh napětí napájecího zdroje pro nerozpustné anody. Z hlediska nákladů se samozřejmě odpovídajícím způsobem zvýší i cena napájecího zdroje.
3. Výhody a nevýhody titanových anod
3.1 Výhody titanových anod
Ve srovnání s fosforovými měděnými kuličkami přinášejí titanové anody nesrovnatelné výhody, protože se jedná o zcela odlišný typ anody. Abych to shrnul, výhody titanových anod se projevují především v následujících bodech.
i. Výhody stabilní rovnoměrnosti pokovování
Výhoda stejnoměrnosti galvanického pokovování titanových anod znamená, že použití nerozpustných anod může udržet stabilní rovnoměrnost galvanického pokovování po dlouhou dobu, což je určeno charakteristikami samotné nerozpustné anody. Během procesu galvanického pokovování, aby byla zajištěna stabilita rovnoměrnosti galvanického pokovování, je nutné zajistit, aby podmínky galvanického pokovování byly kontrolovatelné a stabilní. Velmi důležitým bodem je udržení rovnoměrnosti výboje od konce anody ke konci katody. Stabilita výboje od konce anody ke konci katody je do značné míry určena relativními velikostmi těchto dvou. V procesu pokovování PCB mědí se použité kuličky rozpustného fosforu z mědi během galvanického pokovování rozpouštějí, což má za následek zmenšení velikosti anody (hlavně výšky anody) a změnu relativní plochy. Proto je nemožné udržet rovnoměrnost výboje anody po dlouhou dobu pomocí fosforových měděných kuliček. Nerozpustné anody se také nazývají "rozměrově stabilní anody", což znamená, že velikost anody nerozpustných anod zůstává stabilní po dlouhou dobu používání. V tuto chvíli je pouze nutné zajistit, aby povlak na povrchu titanové anody během životnosti anody neselhal a stále měl vybíjecí a elektrokatalytické schopnosti, aby byla zajištěna stabilita výboje od konce anody k katodový konec. Obvykle po instalaci nerozpustné anody online je nutné pouze poprvé upravit rovnoměrnost pokovování (jako je nastavení velikosti a polohy stínící desky) a lze získat stabilní rozložení tloušťky pokovování po dlouhou dobu. , kterého lze dosáhnout během celého životního cyklu anody. "jednou provždy" uvnitř.
ii. Vyšší efektivita výroby
Ve srovnání s fosforovými měděnými kuličkami se zlepšení efektivity výroby způsobené titanovými anodami odráží hlavně v následujících dvou aspektech:
Na jedné straně mohou titanové anody pracovat při vyšších proudových hustotách. V důsledku pasivace fosfidového filmu na povrchu fosforové měděné kuličky nemůže maximální provozní hustota proudu fosforové měděné kuličky překročit 2,5~3 ASD; zatímco maximální proudová hustota, kterou může titanová anoda odolat, je desítkykrát větší než u fosforové měděné koule (např. v oblasti galvanického pokovování oceli může hustota pracovního proudu titanových anod dosáhnout více než 100 ASD). Proto díky podpoře zařízení a přizpůsobení odpovídajících podmínek galvanického pokovování mají titanové anody potenciál dosáhnout vyšší produktivity zařízení a efektivity výroby.
Na druhé straně se titanové anody vyhýbají problémům s přerušením výroby způsobeným pravidelným přidáváním a údržbou procesu fosforové měděné kuličky. Při použití fosforových bronzových kuliček je nutné spotřebované fosforové bronzové kuličky v pravidelných intervalech doplňovat. Před přidáním nových fosforových bronzových kuliček je třeba je vyčistit. Nelze je vyrobit ihned po jejich přidání. Vytvoření fosfátovacího filmu na povrchu trvá určitou dobu provozu elektrolytického válce. Fosforové bronzové kuličky, které byly používány po dlouhou dobu, jsou blízko zbytkového stavu, takže musí být zcela vyčištěny z titanového koše, aby se předešlo problémům s kvalitou galvanického pokovování. Tyto nevyhnutelné operace údržby způsobují, že zařízení pro pokovování mědi používající kuličky z fosforového bronzu nejenže nemohou fungovat bez přerušení po dlouhou dobu, ale také spotřebovávají mnoho pracovní síly. Při použití titanových anod je zařízení pro přidávání prášku oxidu mědi pro doplňování iontů mědi nezávislé a není třeba vypínat stroj kvůli doplňování prášku oxidu mědi. Samotná titanová anoda je přitom také „bezúdržbová“, to znamená, že během životního cyklu titanové anody v zásadě odpadá dodatečné čištění titanové anody. Použitím titanových anod lze tedy teoreticky dosáhnout zcela nepřerušované výroby, čímž se ušetří mnoho času na údržbu a investice do pracovní síly.
iii. Stabilnější řízení procesu
Použití titanových anod může udržet složky roztoku pro galvanické pokovování ve stabilnějším stavu, což je výhodou přidání prášku oxidu mědi.
Na jedné straně, protože tloušťku fosfátovacího filmu na povrchu fosforové měděné kuličky je obtížné dokonale ovládat, za předpokladu, že se zabrání příliš silné fosfátové fólii, což povede k pasivaci fosforové měděné kuličky, fosforová měděná kulička bude často příliš rozpuštěná, což povede ke ztrátě tekutiny v lektvaru. Neustálé zvyšování koncentrace iontů mědi. Koncentrace iontů mědi hraje zásadní roli v hodnotě TP pokovených otvorů. Proto kolísání koncentrace iontů mědi do určité míry ovlivní stabilitu účinku pokovování otvorů. Současně se během procesu rozpouštění fosforových měděných kuliček spotřebovávají další chloridové ionty v pokovovacím roztoku. Na jedné straně bude kolísání chloridových iontů reagovat na tloušťku fosfátovacího filmu a na druhé straně také způsobí kolísání účinku galvanizačních přísad. Při použití titanových anod tato situace nenastane. Musíte pouze přísně kontrolovat množství přidaného prášku oxidu mědi, abyste zcela kontrolovali koncentraci iontů mědi; přitom lze ve velmi stabilním stavu udržovat i samotnou koncentraci chloridových iontů.
Na druhou stranu použití fosforových měděných kuliček pravděpodobněji způsobí kontaminaci pokovovacího roztoku, což vede k předčasnému selhání pokovovacích přísad. Fosforové měděné kuličky se zpracovávají tavením a válcováním, zatímco prášek oxidu mědi se vyrábí rozpuštěním měděné suroviny v roztoku, dalším čištěním a vysrážením prekurzoru oxidu mědi v roztoku a nakonec jeho kalcinací. Prášek oxidu měďnatého. Ve srovnání se dvěma procesy zpracování je proces zpracování prášku oxidu mědi pohodlnější pro kontrolu čistoty surovin. Relativně řečeno, za dobrých kontrolních podmínek bude obsah nečistot v prášku oxidu mědi nižší než u fosforových kuliček. Při dlouhodobém používání, ať už se jedná o fosforové měděné kuličky nebo prášek oxidu mědi, se nečistoty rozpustí a nahromadí v pokovovacím roztoku. Aditiva pro galvanické pokovování jsou často velmi citlivá na obsah iontů nečistot v roztoku pro galvanické pokovování. Když ionty nečistot v roztoku pro galvanické pokovování dosáhnou určité koncentrace, ovlivní účinek galvanizačních přísad, čímž nepříznivě ovlivní účinek galvanického pokovování. Proto systém galvanického pokovování využívající titanové anody může udržovat kapalinu lázně v relativně nízkém stavu znečištění a prodlužovat životnost kapaliny lázně. To nejen snižuje dodatečné náklady na přípravu nádrže způsobené předčasným selháním pokovovací lázně, ale také snižuje náklady na lázeň během používání. Dopad nečistot bude také více zajištěn.
iv. Vyšší procesní schopnosti
Schopnost procesu galvanického pokovování závisí především na dvou aspektech: na konstrukci zařízení a podpoře systému galvanického pokovování.
Pokud jde o konstrukci zařízení, použití fosforových bronzových kuliček omezuje konstrukci zařízení, protože systém fosforových bronzových kuliček se nemůže zbavit kombinovaného režimu "fosforové bronzové koule-titanový koš-anodová taška". Tento fosforový bronzový kuličkový systém také určuje způsob galvanického pokovování. Jedná se o vertikální metodu pokovování. Použitím titanových anod se můžete zcela zbavit režimu vertikálního pokovování. Vzhledem k tomu, že titanové anody lze zcela přizpůsobit, lze proudový tok zařízení, cirkulaci, distribuci anody, tvar anody a další aspekty přepracovat a optimalizovat. To poskytuje zařízení různé možnosti a také poskytuje možnosti zařízení pro galvanické pokovování (jako je další zlepšování rovnoměrnosti galvanického pokovování, hustoty provozního proudu atd.).
Pokud jde o podporu systému galvanického pokovování, ve srovnání s problémem znečištění řešením pokovování způsobeným systémem fosforových měděných kuliček mohou titanové anody poskytnout vyšší schopnosti galvanického pokovování. Směr vývoje nových aditiv pro galvanické pokovování se proto v zásadě posunul k úpravě titanových anod, zejména se jedná o vývoj a úpravu aditiv pro nové aplikace a vyšší nároky. Volba titanové anody znamená volbu možnosti budoucího vývoje.
3.2 Nevýhody a výběr titanových anod
Ve srovnání s fosforovými měděnými kuličkami lze nevýhody titanových anod shrnout jako jednu, což je cena. Cena je nejdůležitějším důvodem, proč titanové anody nemohou plně nahradit fosforové měděné kuličky.
i. Investice do zařízení jsou vysoké
Problém investičních nákladů na zařízení se soustředí hlavně na následující aspekty: Za prvé, systém titanové anody vyžaduje další systém přidávání prášku oxidu mědi. Pro lepší kontrolu je doporučeno používat současně lékový online kontrolní systém; za druhé, napájecí zdroj vhodný pro titanové anody musí být vyšší. Návrh pracovního napětí přinesl zvýšení nákladů na výrobu napájecího zdroje pro titanové anody; za třetí, náklady na titanové anody jsou mnohem vyšší než náklady na titanové koše s kuličkovými systémy z fosforového bronzu (kvůli oxidu ušlechtilého kovu na povrchu titanových anod náklady na povlak). Stručně řečeno, použití titanových anod přinese výrazné zlepšení celkového rozpočtu řady zařízení.
ii. Vyšší provozní náklady
Provozní náklady zahrnují náklady na výměnu příslušenství (titanové anody) a výrobní a výrobní náklady.
Na jedné straně musí mít titanová anoda odpovídající životnost. Po určité době používání se vybíjecí výkon nebo výkon galvanického pokovování titanové anody sníží, a dokonce nemusí být schopna nadále plnit vysoké požadavky na galvanické pokovování. Obecně platí, že titanové anody je třeba vyhodnotit a vyměnit po 1 až 2 letech používání. Náklady na výměnu titanové anody jsou mnohem vyšší než u titanového koše s kuličkovým systémem z fosforového bronzu.
Na druhou stranu, pokud jde o výrobní náklady, ve srovnání s fosforovými měděnými kuličkami, dodatečné náklady způsobené titanovými anodami pocházejí hlavně z dodatečné spotřeby přísad pro pokovování mědi. Ve srovnání s fosforovými měděnými kuličkami povedou titanové anody k výraznému zvýšení úrovně spotřeby přísad pro pokovování mědi. Proto, jak kontrolovat spotřebu aditiv v rozumné míře, je pro zákazníky důležitým hodnotícím ukazatelem pro posouzení kvality produktů s titanovou anodou. Pokud jde o spotřebu mědi, s přihlédnutím k jednotkové ceně a ztrátě materiálu fosforových měděných kuliček a prášku oxidu mědi, nebude existovat zvlášť velký rozdíl ve skutečných nákladech na použití těchto dvou.
3.3 Výběr titanové anody
Výběr titanové anody je volbou mezi cenou a kvalitou. Na jedné straně může použití titanových anod skutečně zlepšit procesní schopnosti a zlepšit kvalitu produktu. V některých případech použití nebo nepoužití titanových anod určuje, zda má výrobce výrobní schopnosti určitého produktu; na druhou stranu bude použití titanových anod zjevným zlepšením oproti fosforovým bronzovým kuličkám, a to jak z hlediska jednorázových investičních nákladů na zařízení, tak i následných provozních nákladů. Když výhody převáží náklady, je jasné, že titanové anody budou skutečně přirozenou volbou. Navíc v některých případech, pokud se nepoužijí titanové anody, dojde ke ztrátě výrobní schopnosti určitého produktu, titanové anody se staly nevyhnutelnou volbou. Vzhledem k tomu, že poptávka po produktech neustále roste, jsou neustálými požadavky také zlepšování procesních schopností. Z dlouhodobého hlediska bude volba titanových anod nevyhnutelně stále jistějším směrem vývoje.
související produkty v ehisen
