Dengan kemajuan zaman dan keperluan yang semakin meningkat untuk produk elektronik yang lebih nipis dan ringan, proses pembuatan papan litar juga sentiasa bertambah baik. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, anod titanium secara beransur-ansur telah diiktiraf dan difahami oleh lebih ramai orang dalam proses penyaduran tembaga PCB. Berbanding dengan bola tembaga fosfor tradisional, yang terus larut semasa penggunaan, anod titanium kekal dalam bentuk yang stabil dan tidak mengalami tindak balas pembubaran semasa penggunaan, jadi ia dipanggil anod tidak larut dan juga dipanggil anod stabil dimensi. Dengan peningkatan keperluan produk, keperluan proses penyaduran tembaga PCB juga meningkat. Anod titanium secara beransur-ansur menunjukkan kelebihan berbanding bola gangsa fosforus, dan secara beransur-ansur menggantikan bahagian pasaran bola gangsa fosforus. Artikel ini akan memberikan pengenalan umum kepada anod titanium, dan menggabungkan dekad pengalaman kami dalam pembangunan dan pembuatan anod titanium untuk berkongsi sedikit pengetahuan dan pengalaman dalam reka bentuk dan penggunaan anod titanium, supaya lebih ramai orang dapat memahami anod titanium. Anod mempunyai pemahaman yang lebih mendalam.
1. Pengenalan kepada anod titanium
1.1 Definisi anod titanium
Anod titanium biasanya dipanggil DSA (DimensionallyStable Anod), iaitu anod yang stabil secara dimensi. Semasa penggunaan, anod titanium tidak mengalami tindak balas pembubaran, dengan itu mengekalkan kestabilan dimensi. Oleh itu, anod titanium adalah anod tidak larut. Anod titanium bukanlah elektrod logam ringkas, tetapi elektrod bersalut: anod titanium ialah bahan elektrod komposit yang menggunakan titanium sebagai logam asas dan disalut dengan salutan elektrokatalitik pada permukaan. Walaupun banyak bahan boleh dijadikan salutan, yang paling banyak digunakan ialah salutan unsur kumpulan platinum, selalunya dipanggil salutan logam berharga, yang terutamanya merangkumi tiga jenis berikut: platinum (logam), ruthenium oksida, dan iridium oksida (semua oksida logam seramik. ). Oleh itu, anod titanium boleh ditakrifkan sebagai bahan elektrod yang menggunakan titanium logam sebagai bahan asas, menggunakan logam kumpulan platinum dan oksidanya sebagai salutan permukaan, dan mempunyai kekonduksian elektrik dan aktiviti pemangkin kimia yang tinggi.
1.2 Sejarah pembangunan anod titanium
Bercakap tentang sejarah anod titanium, kelahirannya tidak dapat dipisahkan daripada Henry Beer Belanda (HB Beer). Sejak tahun 1957, Beer menerajui penciptaan teknologi penyaduran platinum pada logam titanium, memohon paten, dan mengasaskan MAGNETOChemie (pendahulu MAGNETO Chemie). Pada tahun 1967, Beer mencipta kaedah membentuk filem oksida logam pada logam titanium. Satu contoh pelaksanaan khusus menggunakan rutenium oksida sebagai anod untuk elektrolisis air garam, yang menggalakkan perubahan besar dalam industri klor-alkali. Salutan ini masih digunakan secara meluas dalam pelbagai tindak balas evolusi klorin elektrokimia hari ini. Dengan penyelidikan yang mendalam mengenai pelbagai logam kumpulan platinum dan oksidanya, pada tahun 1970-an, salutan oksida logam campuran iridium-tantalum telah berjaya dibangunkan dan secara beransur-ansur mula digunakan dalam tindak balas evolusi oksigen elektrokimia. Hari ini, anod titanium bergantung pada prestasi unggulnya dan digunakan secara meluas dalam banyak bidang elektrokimia, termasuk industri kimia (industri klor-alkali), sintesis organik elektrolitik, penyaduran elektrik, perlindungan katodik, pengeluaran dan pembasmian kuman klorin elektrolitik industri dan awam, dan bidang aplikasi lain. .
Sejak tahun 1990-an, anod titanium telah digunakan dalam proses penyaduran kuprum PCB, dan telah dibangunkan dan diperbaiki lagi pada dekad pertama abad ini. Dalam 10 tahun yang lalu, dengan peningkatan keperluan keupayaan proses PCB, anod titanium secara beransur-ansur mula menggantikan bola tembaga anod-fosforus larut dengan kelebihan unik mereka. Bergantung pada keperluan penyaduran elektrik, anod titanium boleh digunakan bukan sahaja untuk penyaduran DC, tetapi juga untuk penyaduran nadi terbalik. Pada masa hadapan, apabila keperluan proses penyaduran kuprum semakin meningkat, anod titanium akan terus dikaji dan dibangunkan untuk menyesuaikan diri dengan keadaan penyaduran baru.
2. Prinsip tindak balas anod titanium
Anod titanium ialah anod tidak larut, dan proses tindak balas anod semasa operasi adalah berbeza dengan ketara daripada anod larut (bola tembaga fosfor).
Tindak balas anodik anod larut ialah proses tindak balas kimia yang mudah di mana logam kehilangan elektron dan larut; tindak balas anodik anod tidak larut pada asasnya adalah tindak balas elektrolisis air, dan hasil tindak balas ialah ion oksigen dan hidrogen. Perbezaan dalam tindak balas kimia anodik antara anod tidak larut dan anod larut boleh diringkaskan sebagai tiga perkara berikut: i. Produk tindak balas yang berbeza; ii. Proses tindak balas yang berbeza; iii. Potensi tindak balas yang berbeza. Ini juga menentukan bahawa dalam keadaan aplikasi tertentu, prestasi anod titanium dan keperluan untuk peralatan mempunyai kekhususan mereka sendiri.
i. Hasil tindak balas adalah berbeza
Seperti yang dapat dilihat daripada persamaan tindak balas di atas, perkara yang paling mudah untuk menggunakan anod larut ialah semua logam yang dimendapkan pada katod berasal daripada logam yang terlarut dalam tindak balas anod, dengan itu mencapai keseimbangan logam dalam sistem penyaduran elektrik. Apabila menggunakan anod tidak larut, bukan sahaja tiada ion logam yang sepadan dihasilkan pada hujung anod, tetapi ion hidrogen tambahan juga dihasilkan. Oleh itu, untuk anod tidak larut, sambil menambah ion kuprum, ion hidrogen berlebihan juga mesti digunakan untuk mengekalkan keseimbangan keseluruhan sistem penyaduran elektrik. Pada masa ini, penyelesaian utama adalah menggunakan oksida tembaga. Oleh itu, sebarang penggunaan anod titanium hampir selalu memerlukan sistem penambahan serbuk tembaga oksida tambahan, yang merupakan perbezaan terbesar daripada sistem bola tembaga fosfor.
ii. Proses tindak balas adalah berbeza
Proses tindak balas anod anod larut adalah agak mudah. Tindak balas akhir yang berlaku ialah kuprum (0 valens) ditukar kepada ion kuprum (+2 valens), dan tindak balas sampingannya juga akan menghasilkan separa ion kuprum (+1 valens); anod anod tidak larut Tindak balas ialah proses tindak balas elektrokatalitik yang melibatkan salutan oksida logam berharga pada permukaan anod titanium. Tindak balas asas ialah tindak balas anod air elektrolisis, dan hasil akhir ialah ion oksigen dan hidrogen. Semasa proses tindak balas ini, salutan bukan sahaja akan menyebabkan sejumlah besar penguraian bahan tambahan dalam larutan penyaduran melalui sentuhan, tetapi tindak balas juga akan menghasilkan perantaraan pengoksidaan yang kuat termasuk atom oksigen, radikal hidroksil, dll., yang juga akan menyebabkan tambahan penguraian bahan tambahan. Ini mewujudkan halangan yang sangat besar kepada penggunaan anod tidak larut - berbanding dengan anod larut, anod tidak larut akan menyebabkan penggunaan bahan tambahan tambahan dan dengan ketara meningkatkan kos operasi proses penyaduran tembaga PCB.
iii. Potensi tindak balas yang berbeza
Semasa proses penyaduran elektro, hujung anod anod tidak larut mengalami tindak balas air elektrolisis, dan potensi elektrod piawai tindak balas ini adalah lebih tinggi daripada anod larut. Pada masa yang sama, kerana kerintangan titanium lebih besar daripada tembaga; dan, secara amnya, ketumpatan arus yang lebih tinggi sering digunakan apabila menggunakan anod titanium. Ini mengakibatkan voltan keseluruhan sistem penyaduran menjadi lebih tinggi dengan ketara berbanding anod larut apabila anod titanium digunakan. Perbezaan voltan ini sekurang-kurangnya lebih besar daripada 1V, atau bahkan 2V. Berbanding dengan bekalan kuasa yang sesuai untuk bola tembaga fosforus, reka bentuk voltan bekalan kuasa untuk anod tidak larut perlu dipertimbangkan terlebih dahulu. Sudah tentu, dari perspektif kos, kos bekalan kuasa juga akan meningkat dengan sewajarnya.
3. Kelebihan dan keburukan anod titanium
3.1 Kelebihan anod titanium
Berbanding dengan bola tembaga fosfor, anod titanium membawa kelebihan yang tiada tandingan kerana ia adalah jenis anod yang sama sekali berbeza. Sebagai kesimpulan, kelebihan anod titanium terutamanya ditunjukkan dalam perkara berikut.
i.Kelebihan keseragaman penyaduran yang stabil
Kelebihan keseragaman penyaduran elektro anod titanium bermakna penggunaan anod tidak larut boleh mengekalkan keseragaman penyaduran yang stabil untuk masa yang lama, yang ditentukan oleh ciri-ciri anod tidak larut itu sendiri. Semasa proses penyaduran elektrik, untuk memastikan kestabilan keseragaman penyaduran, adalah perlu untuk memastikan bahawa keadaan penyaduran boleh dikawal dan stabil. Perkara yang sangat penting ialah mengekalkan keseragaman nyahcas dari hujung anod ke hujung katod. Kestabilan nyahcas dari hujung anod ke hujung katod sebahagian besarnya ditentukan oleh saiz relatif kedua-duanya. Dalam proses penyaduran kuprum PCB, bebola tembaga fosfor larut yang digunakan akan larut apabila penyaduran elektrik diteruskan, mengakibatkan pengurangan saiz anod (terutamanya ketinggian anod) dan perubahan dalam kawasan relatif. Oleh itu, adalah mustahil untuk mengekalkan keseragaman pelepasan anod untuk masa yang lama menggunakan bola tembaga fosforus. Anod tidak larut juga dipanggil "anod stabil secara dimensi", yang bermaksud bahawa saiz anod anod tidak larut kekal stabil dalam tempoh penggunaan yang lama. Pada masa ini, ia hanya perlu untuk memastikan bahawa salutan pada permukaan anod titanium tidak gagal semasa hayat anod dan masih mempunyai keupayaan nyahcas dan elektrokatalitik, untuk memastikan kestabilan nyahcas dari hujung anod ke hujung katod. Biasanya, selepas anod tidak larut dipasang dalam talian, hanya perlu melaraskan keseragaman penyaduran buat kali pertama (seperti melaraskan saiz dan kedudukan plat pelindung), dan taburan ketebalan penyaduran yang stabil boleh diperolehi untuk masa yang lama. , yang boleh dicapai sepanjang kitaran hayat anod. "sekali dan untuk semua" dalam.
ii. Kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi
Berbanding dengan bola tembaga fosforus, peningkatan kecekapan pengeluaran yang dibawa oleh anod titanium terutamanya ditunjukkan dalam dua aspek berikut:
Di satu pihak, anod titanium boleh beroperasi pada ketumpatan arus yang lebih tinggi. Oleh kerana pempasifan filem fosfida pada permukaan bola tembaga fosfor, ketumpatan arus operasi maksimum bola tembaga fosfor tidak boleh melebihi 2.5~3 ASD; manakala ketumpatan arus maksimum yang boleh ditahan oleh anod titanium adalah berpuluh-puluh kali ganda berbanding bola tembaga fosfor (contohnya, dalam bidang penyaduran keluli, ketumpatan arus kerja anod titanium boleh mencapai lebih daripada 100 ASD). Oleh itu, melalui sokongan peralatan dan pemadanan keadaan penyaduran elektrik yang sepadan, anod titanium berpotensi untuk mencapai produktiviti peralatan dan kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi.
Sebaliknya, anod titanium mengelakkan masalah gangguan pengeluaran yang disebabkan oleh penambahan dan penyelenggaraan proses bola tembaga fosfor secara tetap. Apabila menggunakan bola gangsa fosfor, bola gangsa fosfor yang digunakan mesti diisi semula pada selang masa yang tetap. Sebelum menambah bola gangsa fosfor baru, ia perlu dibersihkan. Mereka tidak boleh dihasilkan serta-merta selepas menambahnya. Ia memerlukan tempoh tertentu operasi silinder elektrolitik untuk membentuk filem phosphating di permukaan. Bola gangsa fosforus yang telah digunakan untuk masa yang lama adalah hampir dengan keadaan sisa, jadi ia mesti dibersihkan sepenuhnya daripada bakul titanium untuk mengelakkan masalah kualiti penyaduran elektrik. Operasi penyelenggaraan yang tidak dapat dielakkan ini menjadikan peralatan penyaduran kuprum menggunakan bola gangsa fosfor bukan sahaja tidak dapat beroperasi tanpa gangguan untuk jangka masa yang lama, tetapi juga menggunakan banyak tenaga kerja. Apabila menggunakan anod titanium, peranti penambah serbuk kuprum oksida untuk menambah ion tembaga adalah bebas, dan tidak perlu menutup mesin untuk menambah serbuk oksida tembaga. Pada masa yang sama, anod titanium itu sendiri juga "bebas penyelenggaraan", iaitu, semasa kitaran hayat anod titanium, pada dasarnya, tidak ada keperluan untuk pembersihan tambahan anod titanium. Oleh itu, menggunakan anod titanium secara teorinya boleh mencapai pengeluaran tanpa gangguan sepenuhnya, sekali gus menjimatkan banyak masa penyelenggaraan dan pelaburan tenaga kerja.
iii. Kawalan proses yang lebih stabil
Penggunaan anod titanium boleh mengekalkan komponen larutan penyaduran dalam keadaan yang lebih stabil, yang merupakan faedah menambah serbuk oksida tembaga.
Di satu pihak, kerana ketebalan filem phosphating pada permukaan bola tembaga fosforus adalah sukar untuk dikawal dengan sempurna, pada premis untuk mengelakkan filem phosphating terlalu tebal, yang akan membawa kepada pempasifan bola tembaga fosforus, bola tembaga fosfor akan selalunya terlalu larut, yang akan menyebabkan kehilangan cecair dalam ramuan. Peningkatan berterusan dalam kepekatan ion kuprum. Kepekatan ion kuprum memainkan peranan penting dalam nilai TP lubang bersalut. Oleh itu, turun naik kepekatan ion kuprum akan menjejaskan kestabilan kesan penyaduran lubang pada tahap tertentu. Pada masa yang sama, semasa proses pembubaran bebola tembaga fosfor, ion klorida tambahan dalam larutan penyaduran akan digunakan. Di satu pihak, turun naik ion klorida akan bertindak balas pada ketebalan filem phosphating, dan sebaliknya, ia juga akan menyebabkan kesan bahan tambahan penyaduran berfluktuasi. Keadaan ini tidak akan berlaku apabila menggunakan anod titanium. Anda hanya perlu mengawal ketat jumlah serbuk oksida kuprum yang ditambahkan untuk mengawal sepenuhnya kepekatan ion kuprum; pada masa yang sama, kepekatan ion klorida itu sendiri juga boleh dikekalkan dalam keadaan yang sangat stabil.
Sebaliknya, penggunaan bola tembaga fosfor lebih berkemungkinan menyebabkan pencemaran larutan penyaduran, yang membawa kepada kegagalan pramatang aditif penyaduran. Bola kuprum fosforus diproses dengan peleburan dan penggelek, manakala serbuk kuprum oksida dihasilkan dengan melarutkan bahan mentah kuprum dalam larutan, seterusnya menulenkan dan memendakan prekursor oksida kuprum dalam larutan, dan akhirnya mengkalsinkannya. Serbuk kuprum oksida. Berbanding dengan dua proses pemprosesan, proses pemprosesan serbuk tembaga oksida adalah lebih mudah untuk mengawal ketulenan bahan mentah. Secara relatifnya, di bawah keadaan kawalan yang baik, kandungan kekotoran dalam serbuk tembaga oksida akan lebih rendah daripada bola tembaga fosforus. Semasa penggunaan jangka panjang, sama ada bola tembaga fosfor atau serbuk oksida tembaga, kekotoran akan larut dan terkumpul dalam larutan penyaduran. Bahan tambahan penyaduran elektrik selalunya agak sensitif terhadap kandungan ion kekotoran dalam larutan penyaduran. Apabila ion kekotoran dalam larutan penyaduran mencapai kepekatan tertentu, ia akan menjejaskan kesan aditif penyaduran, dengan itu memberi kesan buruk kepada kesan penyaduran. Oleh itu, sistem penyaduran elektrik menggunakan anod titanium dapat mengekalkan cecair mandian dalam keadaan pencemaran yang agak rendah dan menjadikan cecair mandian tahan lebih lama. Ini bukan sahaja mengurangkan kos tambahan penyediaan tangki yang disebabkan oleh kegagalan pramatang mandi penyaduran, tetapi juga mengurangkan kos mandi semasa digunakan. Kesan kekotoran juga akan lebih terjamin.
iv. Keupayaan proses yang lebih tinggi
Keupayaan proses penyaduran elektrik terutamanya bergantung kepada dua aspek: reka bentuk peralatan dan sokongan sistem penyaduran.
Dari segi reka bentuk peralatan, penggunaan bola gangsa fosfor mengehadkan reka bentuk peralatan, kerana sistem bola gangsa fosfor tidak dapat menyingkirkan mod gabungan "bola gangsa fosfor-beg bakul-anod titanium". Sistem bola gangsa fosfor ini juga menentukan kaedah penyaduran elektrik. Ia adalah kaedah penyaduran menegak. Menggunakan anod titanium boleh menyingkirkan mod penyaduran menegak sepenuhnya. Memandangkan anod titanium boleh disesuaikan sepenuhnya, aliran jet peralatan, peredaran, pengedaran anod, bentuk anod dan aspek lain boleh direka bentuk semula dan dioptimumkan. Ini memberikan peralatan pelbagai kemungkinan dan juga menyediakan keupayaan peralatan penyaduran elektrik (seperti Penambahbaikan lagi keseragaman penyaduran elektrik, ketumpatan arus operasi, dll. menyediakan prasyarat.
Dari segi sokongan sistem penyaduran, berbanding dengan masalah pencemaran penyelesaian penyaduran yang disebabkan oleh sistem bola tembaga fosfor, anod titanium boleh memberikan keupayaan penyaduran yang lebih tinggi. Oleh itu, arah pembangunan bahan tambahan penyaduran baru pada dasarnya telah beralih kepada penyesuaian anod titanium, terutamanya Ia adalah pembangunan dan penyesuaian bahan tambahan untuk aplikasi baru dan permintaan yang lebih tinggi. Memilih anod titanium bermakna memilih kemungkinan pembangunan masa depan.
3.2 Kelemahan dan pemilihan anod titanium
Berbanding dengan bola tembaga fosfor, keburukan anod titanium boleh diringkaskan sebagai satu, iaitu kos. Kos adalah sebab paling penting yang menghalang anod titanium daripada menggantikan sepenuhnya bebola tembaga fosfor.
i. Kos pelaburan peralatan adalah tinggi
Masalah kos pelaburan peralatan tertumpu terutamanya dalam aspek berikut: Pertama, sistem anod titanium memerlukan sistem penambahan serbuk kuprum oksida tambahan. Untuk kawalan yang lebih baik, adalah disyorkan untuk menggunakan sistem kawalan dalam talian ubat pada masa yang sama; kedua, bekalan kuasa yang sesuai untuk anod titanium perlu lebih tinggi. Reka bentuk voltan kerja telah membawa peningkatan dalam kos pembuatan bekalan kuasa untuk anod titanium; ketiga, kos anod titanium jauh melebihi bakul titanium dengan sistem bola gangsa fosfor (disebabkan oleh oksida logam berharga pada permukaan kos salutan anod titanium). Ringkasnya, penggunaan anod titanium akan membawa peningkatan yang ketara kepada belanjawan keseluruhan pelbagai peralatan.
ii. Kos operasi yang lebih tinggi
Kos operasi termasuk kos penggantian aksesori (anod titanium) dan kos pengeluaran dan pembuatan.
Di satu pihak, anod titanium mesti mempunyai hayat perkhidmatan yang sepadan. Selepas tempoh penggunaan, prestasi nyahcas atau prestasi penyaduran elektro anod titanium akan menurun, malah ia mungkin tidak dapat terus memenuhi keperluan penyaduran elektrik yang tinggi. Secara amnya, anod titanium perlu dinilai dan diganti selepas 1 hingga 2 tahun penggunaan. Kos penggantian anod titanium jauh lebih besar daripada bakul titanium sistem bola gangsa fosforus.
Sebaliknya, dari segi kos pembuatan, berbanding dengan bola tembaga fosfor, kos tambahan yang disebabkan oleh anod titanium terutamanya datang daripada penggunaan tambahan bahan tambahan penyaduran tembaga. Berbanding dengan bola tembaga fosfor, anod titanium akan membawa kepada peningkatan ketara dalam tahap penggunaan unit aditif penyaduran tembaga. Oleh itu, cara mengawal penggunaan bahan tambahan dalam tahap yang munasabah adalah penunjuk penilaian penting bagi pelanggan untuk menilai kualiti produk anod titanium. Dari segi penggunaan tembaga, dengan mengambil kira harga unit dan kadar kehilangan bahan bola tembaga fosforus dan serbuk tembaga oksida, tidak akan ada jurang yang sangat besar dalam kos penggunaan sebenar kedua-duanya.
3.3 Pemilihan anod titanium
Memilih anod titanium adalah pilihan antara kos dan kualiti. Di satu pihak, penggunaan anod titanium sebenarnya boleh meningkatkan keupayaan proses dan meningkatkan kualiti produk. Dalam sesetengah kes, penggunaan atau tidak anod titanium menentukan sama ada pengeluar mempunyai keupayaan pembuatan produk tertentu; sebaliknya, penggunaan anod titanium akan menjadi peningkatan yang jelas berbanding bola gangsa fosfor, baik dari segi kos pelaburan peralatan sekali sahaja dan kos operasi berikutnya. Apabila faedah melebihi kos, jelas bahawa anod titanium sememangnya akan menjadi pilihan semula jadi. Selain itu, dalam beberapa kes, jika anod titanium tidak digunakan, keupayaan pembuatan produk tertentu akan hilang, anod titanium telah menjadi pilihan yang tidak dapat dielakkan. Memandangkan permintaan produk terus meningkat, penambahbaikan dalam keupayaan proses juga merupakan keperluan berterusan. Dalam jangka panjang, memilih anod titanium sudah pasti akan menjadi arah pembangunan yang semakin pasti.
produk berkaitan di ehisen
