S pokrokom doby a zvyšujúcimi sa požiadavkami na tenšie a ľahšie elektronické produkty sa neustále zlepšujú aj procesy výroby dosiek plošných spojov. V posledných rokoch titánové anódy postupne rozpoznalo a pochopilo viac ľudí v procese pokovovania PCB medi. V porovnaní s tradičnými fosforovými medenými guľôčkami, ktoré sa počas používania stále rozpúšťajú, titánové anódy zostávajú tvarovo stabilné a počas používania neprechádzajú rozpúšťacími reakciami, preto sa nazývajú nerozpustné anódy a nazývajú sa aj rozmerovo stabilné anódy. So zlepšovaním požiadaviek na výrobky sa zvyšujú aj požiadavky na proces pokovovania PCB medi. Titánové anódy postupne vykazujú výhody oproti fosforovým bronzovým guľôčkam a postupne nahrádzajú trhový podiel fosforových bronzových guľôčok. Tento článok poskytne všeobecný úvod do titánových anód a spojí naše desaťročia skúseností s vývojom a výrobou titánových anód, aby sme sa podelili o určité znalosti a skúsenosti s navrhovaním a používaním titánových anód, aby titánovým anódam porozumelo viac ľudí. Anóda má ďalšie hĺbkové pochopenie.
1. Úvod do titánovej anódy
1.1 Definícia titánovej anódy
Titánová anóda sa všeobecne nazýva DSA (DimensionallyStable Anode), čo je rozmerovo stabilná anóda. Počas používania titánová anóda nepodlieha rozpúšťacej reakcii, čím si zachováva rozmerovú stabilitu. Preto je titánová anóda nerozpustnou anódou. Titánová anóda nie je jednoduchá kovová elektróda, ale obalená elektróda: titánová anóda je kompozitný elektródový materiál, ktorý používa titán ako základný kov a je pokrytý elektrokatalytickým povlakom na povrchu. Hoci je možné vyrobiť povlaky z mnohých materiálov, najpoužívanejšie sú povlaky prvkov skupiny platiny, často nazývané povlaky drahých kovov, ktoré zahŕňajú najmä tieto tri typy: platina (kovy), oxid ruténia a oxid irídium (všetky keramické oxidy kovov ). Preto možno titánovú anódu definovať ako elektródový materiál, ktorý používa kovový titán ako základný materiál, používa kovy platinovej skupiny a ich oxidy ako povrchové povlaky a má elektrickú vodivosť a vysokú chemickú katalytickú aktivitu.
1.2 História vývoja titánových anód
Keď už hovoríme o histórii titánových anód, jej zrod je neoddeliteľný od Holanďana Henryho Beera (HB Beer). Od roku 1957 sa Beer postavil do čela vynájdenia technológie galvanického pokovovania platiny na titánový kov, požiadal o patent a založil MAGNETOCHemie (predchodcu MAGNETO Chemie). V roku 1967 Beer vynašiel spôsob vytvárania filmu oxidu kovu na titánovom kove. Jeden konkrétny príklad implementácie použil oxid ruténiový ako anódu na elektrolýzu slanej vody, čo podporilo veľké zmeny v priemysle chlóru a alkalických kovov. Tento povlak je dnes stále široko používaný v rôznych elektrochemických reakciách vývoja chlóru. S hĺbkovým výskumom rôznych kovov platinovej skupiny a ich oxidov boli v 70. rokoch úspešne vyvinuté irídium-tantalové zmiešané oxidové povlaky kovov a postupne sa začali používať pri elektrochemických reakciách vývoja kyslíka. Dnes sa titánové anódy spoliehajú na svoj vynikajúci výkon a sú široko používané v mnohých elektrochemických oblastiach vrátane chemického priemyslu (priemysel chlóru a alkalických kovov), elektrolytickej organickej syntézy, galvanického pokovovania, katódovej ochrany, priemyselnej a civilnej elektrolytickej výroby a dezinfekcie chlóru a ďalších oblastí použitia. .
Od 90. rokov 20. storočia sa titánové anódy používajú v procesoch pokovovania PCB medi a v prvom desaťročí tohto storočia sa ďalej vyvíjali a zlepšovali. V posledných 10 rokoch, so zlepšovaním požiadaviek na spôsobilosť procesu PCB, titánové anódy postupne začali nahrádzať rozpustné anódy - fosforové medené guľôčky s ich jedinečnými výhodami. V závislosti od požiadaviek na galvanizáciu je možné titánové anódy použiť nielen na jednosmerné pokovovanie, ale aj na reverzné pulzné pokovovanie. V budúcnosti, keď sa požiadavky na proces pokovovania medi budú ďalej zvyšovať, budú titánové anódy pokračovať vo výskume a vývoji, aby sa prispôsobili novým podmienkam galvanického pokovovania.
2. Princíp reakcie titánovej anódy
Titánová anóda je nerozpustná anóda a proces anódovej reakcie počas prevádzky sa výrazne líši od procesu rozpustných anód (fosforových medených guľôčok).
Anódová reakcia rozpustnej anódy je jednoduchý chemický reakčný proces, pri ktorom kov stráca elektróny a rozpúšťa sa; anodická reakcia nerozpustnej anódy je v podstate reakciou elektrolýzy vody a reakčnými produktmi sú ióny kyslíka a vodíka. Rozdiel v anódových chemických reakciách medzi nerozpustnými anódami a rozpustnými anódami možno zhrnúť do nasledujúcich troch bodov: i. Rôzne reakčné produkty; ii. Rôzne reakčné procesy; iii. Rôzne reakčné potenciály. To tiež určuje, že za špecifických podmienok použitia má výkon titánových anód a požiadavky na zariadenia svoje vlastné špecifiká.
i. Produkty reakcie sú rôzne
Ako je možné vidieť z reakčnej rovnice vyššie, najpohodlnejšou vecou pri použití rozpustných anód je, že všetok kov nanesený na katóde pochádza z kovu rozpusteného v anódovej reakcii, čím sa dosiahne kovová rovnováha v systéme galvanizácie. Pri použití nerozpustnej anódy nielenže nevznikajú na anódovom konci žiadne zodpovedajúce kovové ióny, ale vznikajú aj ďalšie vodíkové ióny. Preto sa pri nerozpustných anódach pri dopĺňaní iónov medi musí spotrebovať aj prebytok vodíkových iónov, aby sa udržala rovnováha celého systému galvanizácie. V súčasnosti je hlavným riešením použitie oxidu medi. Preto akékoľvek použitie titánových anód takmer vždy vyžaduje dodatočný systém pridávania prášku oxidu medi, čo je najväčší rozdiel od systému fosforových medených guľôčok.
ii. Proces reakcie je odlišný
Anódový reakčný proces rozpustnej anódy je relatívne jednoduchý. Konečná reakcia, ku ktorej dochádza, je, že meď (valencia 0) sa premení na ióny medi (valencia +2) a jej vedľajšia reakcia tiež čiastočne vytvorí ióny medi (valencia +1); anóda nerozpustnej anódy Reakcia je elektrokatalytický reakčný proces zahŕňajúci povlak oxidu drahého kovu na povrchu titánovej anódy. Základnou reakciou je anódová reakcia elektrolyzujúcej vody a konečnými produktmi sú ióny kyslíka a vodíka. Počas tohto reakčného procesu povlak spôsobí nielen veľké množstvo rozkladu prísad v pokovovacom roztoku kontaktom, ale reakcia tiež vytvorí silne oxidujúce medziprodukty vrátane atómov kyslíka, hydroxylových radikálov atď., čo tiež spôsobí ďalšie rozkladu aditív. To vytvára veľmi veľkú prekážku pre použitie nerozpustných anód - v porovnaní s rozpustnými anódami spôsobia nerozpustné anódy dodatočnú spotrebu aditív a výrazne zvýšia prevádzkové náklady procesu pokovovania PCB medi.
iii. Rôzne reakčné potenciály
Počas procesu elektrolytického pokovovania anódový koniec nerozpustnej anódy podlieha reakcii elektrolyzujúcej vody a štandardný elektródový potenciál tejto reakcie je výrazne vyšší ako potenciál rozpustnej anódy. Zároveň, pretože odpor titánu je väčší ako meď; a vo všeobecnosti sa pri použití titánových anód často používa vyššia prúdová hustota. To má za následok, že pri použití titánových anód je napätie celého galvanizačného systému výrazne vyššie ako napätie rozpustných anód. Tento rozdiel napätia je aspoň väčší ako 1V alebo dokonca 2V. V porovnaní s napájacím zdrojom vhodným pre fosforové medené guľôčky je potrebné vopred zvážiť návrh napätia napájacieho zdroja pre nerozpustné anódy. Z hľadiska nákladov sa samozrejme zodpovedajúcim spôsobom zvýšia aj náklady na napájanie.
3. Výhody a nevýhody titánových anód
3.1 Výhody titánových anód
V porovnaní s fosforovými medenými guľôčkami prinášajú titánové anódy neporovnateľné výhody, pretože ide o úplne iný typ anódy. Aby sme to zhrnuli, výhody titánových anód sa prejavujú najmä v nasledujúcich bodoch.
i. Výhody stabilnej rovnomernosti pokovovania
Výhoda rovnomernosti galvanického pokovovania titánových anód znamená, že použitie nerozpustných anód môže udržať stabilnú rovnomernosť galvanického pokovovania po dlhú dobu, čo je určené charakteristikami samotnej nerozpustnej anódy. Počas procesu elektrolytického pokovovania, aby sa zabezpečila stabilita rovnomernosti elektrolytického pokovovania, je potrebné zabezpečiť, aby boli podmienky pokovovania kontrolovateľné a stabilné. Veľmi dôležitým bodom je zachovanie rovnomernosti výboja od konca anódy po koniec katódy. Stabilita výboja z konca anódy ku koncu katódy je do značnej miery určená relatívnou veľkosťou týchto dvoch. V procese pokovovania PCB meďou sa použité rozpustné fosforové medené guľôčky rozpustia pri galvanickom pokovovaní, čo vedie k zmenšeniu veľkosti anódy (hlavne výšky anódy) a zmene relatívnej plochy. Preto je nemožné udržať rovnomernosť anódového výboja po dlhú dobu pomocou fosforových medených guľôčok. Nerozpustné anódy sa tiež nazývajú "rozmerovo stabilné anódy", čo znamená, že veľkosť anód nerozpustných anód zostáva stabilná počas dlhého obdobia používania. V tejto chvíli je potrebné iba zabezpečiť, aby povlak na povrchu titánovej anódy počas životnosti anódy nezlyhal a stále mal vybíjacie a elektrokatalytické schopnosti, aby bola zabezpečená stabilita výboja od konca anódy po katódový koniec. Zvyčajne po inštalácii nerozpustnej anódy online je potrebné iba prvýkrát nastaviť rovnomernosť pokovovania (ako je nastavenie veľkosti a polohy tieniacej dosky) a možno dosiahnuť stabilné rozloženie hrúbky pokovovania na dlhú dobu. , čo je možné dosiahnuť počas celého životného cyklu anódy. „raz a navždy“ vo vnútri.
ii. Vyššia efektivita výroby
V porovnaní s fosforovými medenými guľôčkami sa zlepšenie efektívnosti výroby spôsobené titánovými anódami odráža najmä v nasledujúcich dvoch aspektoch:
Na jednej strane môžu titánové anódy pracovať pri vyšších prúdových hustotách. V dôsledku pasivácie fosfidového filmu na povrchu fosforovej medenej gule nemôže maximálna hustota prevádzkového prúdu fosforovej medenej gule prekročiť 2,5 ~ 3 ASD; zatiaľ čo maximálna prúdová hustota, ktorú titánová anóda vydrží, je niekoľkonásobne vyššia ako v prípade fosforovej medenej gule (napríklad v oblasti galvanizácie ocele môže hustota pracovného prúdu titánových anód dosiahnuť viac ako 100 ASD). Preto prostredníctvom podpory zariadení a prispôsobenia zodpovedajúcich podmienok galvanizácie majú titánové anódy potenciál dosiahnuť vyššiu produktivitu zariadenia a efektivitu výroby.
Na druhej strane titánové anódy zabraňujú problémom s prerušením výroby spôsobeným pravidelným pridávaním a údržbou procesu fosforovej medenej gule. Pri použití fosforových bronzových guľôčok je potrebné spotrebované fosforbronzové guľôčky v pravidelných intervaloch dopĺňať. Pred pridaním nových fosforových bronzových guľôčok je potrebné ich vyčistiť. Nedajú sa vyrobiť ihneď po ich pridaní. Na vytvorenie fosfátovacieho filmu na povrchu je potrebná určitá doba prevádzky elektrolytického valca. Fosforové bronzové guľôčky, ktoré sa používali dlhú dobu, sú blízko zvyškového stavu, takže musia byť úplne vyčistené z titánového koša, aby sa predišlo problémom s kvalitou galvanického pokovovania. Tieto nevyhnutné operácie údržby spôsobujú, že zariadenia na pokovovanie medi, ktoré používajú guľôčky z fosforového bronzu, nielenže nie sú schopné prevádzky bez prerušenia po dlhú dobu, ale tiež spotrebúvajú veľa pracovnej sily. Pri použití titánových anód je zariadenie na pridávanie prášku oxidu medi na dopĺňanie iónov medi nezávislé a na doplnenie prášku oxidu medi nie je potrebné vypínať stroj. Samotná titánová anóda je zároveň aj „bezúdržbová“, to znamená, že počas životného cyklu titánovej anódy v zásade odpadá dodatočné čistenie titánovej anódy. Preto sa použitím titánových anód dá teoreticky dosiahnuť úplne neprerušovaná výroba, čím sa ušetrí veľa času na údržbu a investície do pracovnej sily.
iii. Stabilnejšie riadenie procesu
Použitie titánových anód môže udržiavať zložky roztoku na galvanické pokovovanie v stabilnejšom stave, čo je výhodou pridania prášku oxidu medi.
Na jednej strane, keďže je ťažké dokonale kontrolovať hrúbku fosfátovacieho filmu na povrchu fosforovej medenej guľôčky, za predpokladu, že sa zabráni príliš hrubému fosfátovaciemu filmu, čo povedie k pasivácii fosforovej medenej guľôčky, fosforová medená guľa bude často príliš rozpustená, čo povedie k strate tekutiny v elixíre. Neustále zvyšovanie koncentrácie iónov medi. Koncentrácia iónov medi hrá zásadnú úlohu v hodnote TP pokovovaných otvorov. Preto kolísanie koncentrácie iónov medi do určitej miery ovplyvní stabilitu účinku pokovovania otvorov. Súčasne sa počas procesu rozpúšťania fosforových medených guľôčok spotrebúvajú ďalšie chloridové ióny v pokovovacom roztoku. Na jednej strane bude kolísanie chloridových iónov reagovať na hrúbku fosfátovacieho filmu a na druhej strane spôsobí aj kolísanie účinku galvanizačných prísad. Táto situácia nenastane pri použití titánových anód. Potrebujete iba prísne kontrolovať množstvo pridaného prášku oxidu medi, aby ste úplne kontrolovali koncentráciu iónov medi; súčasne môže byť aj samotná koncentrácia chloridových iónov udržiavaná vo veľmi stabilnom stave.
Na druhej strane, použitie fosforových medených guľôčok pravdepodobnejšie spôsobí kontamináciu pokovovacieho roztoku, čo vedie k predčasnému zlyhaniu pokovovacích prísad. Fosforové medené guľôčky sa spracovávajú tavením a valcovaním, zatiaľ čo prášok oxidu medi sa vyrába rozpustením medenej suroviny v roztoku, ďalším čistením a vyzrážaním prekurzora oxidu medi v roztoku a nakoniec jeho kalcináciou. Prášok oxidu meďnatého. V porovnaní s dvoma procesmi spracovania je proces spracovania prášku oxidu medi pohodlnejší na kontrolu čistoty surovín. Relatívne povedané, za dobrých kontrolných podmienok bude obsah nečistôt v prášku oxidu medi nižší ako obsah fosforových medených guľôčok. Počas dlhodobého používania, či už ide o fosforové medené guľôčky alebo prášok oxidu medi, sa nečistoty rozpustia a nahromadia v pokovovacom roztoku. Aditíva na galvanické pokovovanie sú často dosť citlivé na obsah iónov nečistôt v roztoku na galvanizáciu. Keď ióny nečistôt v roztoku na elektrolytické pokovovanie dosiahnu určitú koncentráciu, ovplyvnia účinok prísad na elektrolytické pokovovanie, čím nepriaznivo ovplyvnia účinok elektrolytického pokovovania. Preto systém galvanického pokovovania využívajúci titánové anódy môže udržiavať kvapalinu kúpeľa v relatívne nízkom stave znečistenia a predlžovať životnosť kvapaliny kúpeľa. To nielen znižuje dodatočné náklady na prípravu nádrže spôsobené predčasným zlyhaním pokovovacieho kúpeľa, ale tiež znižuje náklady na kúpeľ počas používania. Vplyv nečistôt bude tiež bezpečnejší.
iv. Vyššie procesné schopnosti
Schopnosť procesu galvanizácie závisí hlavne od dvoch aspektov: konštrukcie zariadenia a podpory systému galvanizácie.
Z hľadiska konštrukcie zariadenia použitie fosforových bronzových guľôčok obmedzuje konštrukciu zariadenia, pretože systém fosforových bronzových guľôčok sa nedokáže zbaviť kombinovaného režimu "fosforové bronzové guľôčky-titánový kôš-anódové vrecko". Tento systém guľôčok z fosforového bronzu určuje aj metódu galvanizácie. Ide o vertikálnu metódu pokovovania. Pomocou titánových anód sa môžete úplne zbaviť režimu vertikálneho pokovovania. Keďže titánové anódy je možné úplne prispôsobiť, prúdenie prúdu zariadenia, cirkuláciu, distribúciu anód, tvar anód a ďalšie aspekty je možné prepracovať a optimalizovať. To dáva zariadeniu rôzne možnosti a tiež poskytuje možnosti zariadenia na galvanické pokovovanie (ako je ďalšie zlepšovanie rovnomernosti galvanického pokovovania, hustoty prevádzkového prúdu atď.).
Pokiaľ ide o podporu systému galvanického pokovovania, v porovnaní s problémom znečistenia riešenia pokovovania spôsobeným systémom fosforových medených guľôčok, titánové anódy môžu poskytnúť vyššie schopnosti galvanického pokovovania. Preto sa smer vývoja nových galvanizačných aditív v podstate posunul k úprave titánových anód, najmä ide o vývoj a úpravu aditív pre nové aplikácie a vyššie nároky. Výber titánovej anódy znamená výber možnosti budúceho vývoja.
3.2 Nevýhody a výber titánových anód
V porovnaní s fosforovými medenými guľôčkami možno nevýhody titánových anód zhrnúť ako jednu, ktorou sú náklady. Cena je najdôležitejším dôvodom, ktorý bráni titánovým anódam plne nahradiť fosforové medené guľôčky.
i. Investičné náklady na vybavenie sú vysoké
Problém investičných nákladov na zariadenie sa sústreďuje hlavne na nasledujúce aspekty: Po prvé, systém titánovej anódy vyžaduje dodatočný systém pridávania prášku oxidu medi. Pre lepšiu kontrolu sa odporúča súčasne používať systém kontroly liekov online; po druhé, napájanie vhodné pre titánové anódy musí byť vyššie. Návrh pracovného napätia priniesol zvýšenie nákladov na výrobu napájacieho zdroja pre titánové anódy; po tretie, náklady na titánové anódy sú oveľa vyššie ako náklady na titánové koše s guľôčkovými systémami z fosforového bronzu (kvôli nákladom na povrchovú úpravu oxidu vzácneho kovu na povrchu titánových anód). Stručne povedané, použitie titánových anód prinesie výrazné zlepšenie celkového rozpočtu radu zariadení.
ii. Vyššie prevádzkové náklady
Prevádzkové náklady zahŕňajú náklady na výmenu príslušenstva (titánové anódy) a výrobné a výrobné náklady.
Na jednej strane musí mať titánová anóda zodpovedajúcu životnosť. Po určitom čase používania sa výkon výboja alebo výkon galvanického pokovovania titánovej anódy zníži a môže dokonca byť neschopný naďalej spĺňať vysoké požiadavky na galvanické pokovovanie. Vo všeobecnosti je potrebné titánové anódy posúdiť a vymeniť po 1 až 2 rokoch používania. Náklady na výmenu titánovej anódy sú oveľa vyššie ako náklady na výmenu titánového koša s guľôčkovým systémom z fosforového bronzu.
Na druhej strane, pokiaľ ide o výrobné náklady, v porovnaní s fosforovými medenými guľôčkami dodatočné náklady spôsobené titánovými anódami pochádzajú hlavne z dodatočnej spotreby prísad na pokovovanie medi. V porovnaní s fosforovými medenými guľôčkami povedú titánové anódy k výraznému zvýšeniu jednotkovej spotreby prísad na pokovovanie medi. Preto je dôležitým hodnotiacim ukazovateľom pre zákazníkov, ako kontrolovať spotrebu aditív v rozumnej miere, aby mohli posúdiť kvalitu produktov s titánovou anódou. Pokiaľ ide o spotrebu medi, berúc do úvahy jednotkovú cenu a mieru strát materiálu fosforových medených guľôčok a prášku oxidu medi, nebude existovať zvlášť veľký rozdiel v skutočných nákladoch na použitie týchto dvoch.
3.3 Výber titánovej anódy
Výber titánovej anódy je voľbou medzi cenou a kvalitou. Na jednej strane môže použitie titánových anód skutočne zlepšiť procesné schopnosti a zlepšiť kvalitu produktu. V niektorých prípadoch použitie alebo nepoužitie titánových anód určuje, či má výrobca výrobné možnosti určitého produktu; na druhej strane, použitie titánových anód bude v porovnaní s guličkami z fosforového bronzu zjavným zlepšením, a to ako z hľadiska jednorazových investičných nákladov na zariadenie, tak aj následných prevádzkových nákladov. Keď výhody prevážia náklady, je jasné, že titánové anódy budú skutočne prirodzenou voľbou. Navyše, v niektorých prípadoch, ak sa nepoužijú titánové anódy, výrobná schopnosť určitého produktu sa stratí, titánové anódy sa stali nevyhnutnou voľbou. Keďže dopyt po produktoch sa neustále zvyšuje, neustále sa vyžadujú aj zlepšenia procesných schopností. Z dlhodobého hľadiska bude výber titánových anód nevyhnutne čoraz istejším smerom vývoja.
súvisiace produkty v ehisen
