З плином часу та зростаючими вимогами до тонших і легших електронних виробів процеси виробництва друкованих плат також постійно вдосконалюються. Останніми роками титанові аноди поступово визнають і розуміють все більше людей у процесі міднення друкованих плат. У порівнянні зі звичайними люмінофорними мідними кульками, які продовжують розчинятися під час використання, титанові аноди залишаються стабільними за формою та не піддаються реакціям розчинення під час використання, тому їх називають нерозчинними анодами, а також анодами зі стабільними розмірами. З удосконаленням вимог до продукту вимоги до процесу міднення друкованих плат також зростають. Титанові аноди поступово демонструють переваги над кульками з фосфорної бронзи та поступово витісняють частку ринку кульок із фосфорної бронзи. Ця стаття дасть загальне ознайомлення з титановими анодами та об’єднає наш багаторічний досвід у розробці та виробництві титанових анодів, щоб поділитися деякими знаннями та досвідом у проектуванні та використанні титанових анодів, щоб більше людей могли зрозуміти титанові аноди. Анод має подальше поглиблене розуміння.
1. Знайомство з титановим анодом
1.1 Визначення титанового анода
Титановий анод зазвичай називається DSA (DimensionallyStable Anode), який є анодом зі стабільними розмірами. Під час використання титановий анод не піддається реакції розчинення, таким чином зберігаючи стабільність розмірів. Тому титановий анод є нерозчинним анодом. Титановий анод — це не простий металевий електрод, а електрод із покриттям: титановий анод — це композитний електродний матеріал, який використовує титан як основний метал і має електрокаталітичне покриття на поверхні. Незважаючи на те, що з багатьох матеріалів можна зробити покриття, найбільш широко використовуваними є покриття елементів платинової групи, які часто називають покриттями з дорогоцінних металів, які в основному включають такі три типи: платина (метали), оксид рутенію та оксид іридію (усі оксиди керамічних металів ). Таким чином, титановий анод можна визначити як електродний матеріал, який використовує металевий титан як основний матеріал, використовує метали платинової групи та їх оксиди як поверхневі покриття та має електропровідність і високу хімічну каталітичну активність.
1.2 Історія розвитку титанових анодів
Якщо говорити про історію титанових анодів, то її народження невіддільне від голландця Генрі Біра (HB Beer). Починаючи з 1957 року, Бір взяв на себе провідну роль у винаході технології гальванічного нанесення платини на металевий титан, подав заявку на патент і заснував компанію MAGNETOChemie (попередницю MAGNETO Chemie). У 1967 році Бір винайшов метод формування плівки оксиду металу на металевому титані. В одному конкретному прикладі реалізації використовувався оксид рутенію як анод для електролізу солоної води, що сприяло великим змінам у хлорно-лужній промисловості. Це покриття все ще широко використовується в різних електрохімічних реакціях виділення хлору сьогодні. Завдяки поглибленим дослідженням різних металів платинової групи та їх оксидів у 1970-х роках було успішно розроблено покриття змішаних металооксидів іридію та танталу, які поступово почали використовуватися в електрохімічних реакціях виділення кисню. Сьогодні титанові аноди покладаються на свої чудові характеристики та широко використовуються в багатьох галузях електрохімії, включаючи хімічну промисловість (хлорно-лужна промисловість), електролітичний органічний синтез, гальванічне покриття, катодний захист, промислове та цивільне електролітичне виробництво хлору та дезінфекцію та інші сфери застосування. .
З 1990-х років титанові аноди використовувалися в процесах міднення друкованих плат, а в першому десятилітті цього століття вони отримали подальший розвиток і вдосконалення. За останні 10 років із покращенням вимог до можливостей процесу друкованих плат титанові аноди поступово почали замінювати розчинні аноди-фосфорні мідні кульки з їхніми унікальними перевагами. Залежно від вимог гальванічного покриття, титанові аноди можна використовувати не тільки для нанесення покриття постійним струмом, а й для зворотного імпульсного нанесення. У майбутньому, оскільки вимоги до процесу міднення будуть зростати, титанові аноди будуть продовжувати досліджуватися та розроблятися для адаптації до нових умов гальванічного покриття.
2. Принцип реакції титанового анода
Титановий анод є нерозчинним анодом, і процес реакції анода під час роботи значно відрізняється від процесу розчинних анодів (кульки з фосфорної міді).
Анодна реакція розчинного анода - це проста хімічна реакція, під час якої метал втрачає електрони та розчиняється; анодна реакція нерозчинного анода по суті є реакцією електролізу води, а продуктами реакції є іони кисню та водню. Різницю в анодних хімічних реакціях між нерозчинними анодами та розчинними анодами можна підсумувати як такі три моменти: i. Різні продукти реакції; ii. Різні процеси реакції; iii. Різні потенціали реакції. Це також визначає те, що за конкретних умов застосування характеристики титанових анодів і вимоги до обладнання мають свої особливості.
i. Продукти реакції різні
Як видно з наведеного вище рівняння реакції, найзручнішим у використанні розчинних анодів є те, що весь метал, що осідає на катоді, походить від металу, розчиненого в анодній реакції, таким чином досягаючи балансу металу в системі гальванічного покриття. При використанні нерозчинного анода не тільки не утворюються відповідні іони металу на кінці анода, але також утворюються додаткові іони водню. Тому для нерозчинних анодів під час поповнення іонів міді надлишок іонів водню також повинен споживатися для підтримки балансу всієї системи гальванічного покриття. В даний час основним рішенням є використання оксиду міді. Таким чином, будь-яке використання титанових анодів майже завжди вимагає додаткової системи додавання порошку оксиду міді, що є найбільшою відмінністю від системи мідних кулькових люмінофорів.
ii. Процес реакції інший
Процес анодної реакції розчинного анода є відносно простим. Кінцева реакція, яка відбувається, полягає в тому, що мідь (валентність 0) перетворюється на іони міді (валентність +2), а її побічна реакція також частково утворює іони міді (валентність +1); анод нерозчинного анода. Реакція — це електрокаталітичний реакційний процес за участю покриття оксиду дорогоцінного металу на поверхні титанового анода. Основною реакцією є анодна реакція електролізу води, а кінцевими продуктами є іони кисню та водню. Під час цього реакційного процесу покриття не тільки спричинить значне розкладання добавок у розчині для покриття через контакт, але реакція також утворить проміжні продукти, що сильно окиснюють, включаючи атоми кисню, гідроксильні радикали тощо, що також спричинить додаткові розкладання добавок. Це створює дуже велику перешкоду для використання нерозчинних анодів - порівняно з розчинними анодами, нерозчинні аноди призведуть до додаткового споживання добавок і значно збільшать експлуатаційні витрати процесу міднення друкованих плат.
iii. Різні потенціали реакції
Під час процесу гальванічного покриття анодний кінець нерозчинного анода зазнає реакції електролізу води, і стандартний електродний потенціал цієї реакції значно вищий, ніж у розчинного анода. У той же час, оскільки питомий опір титану більше, ніж міді; і, загалом, більш висока щільність струму часто використовується при використанні титанових анодів. Це призводить до того, що напруга всієї системи гальванічного покриття є значно вищою, ніж у розчинних анодів, коли використовуються титанові аноди. Ця різниця напруг принаймні перевищує 1 В або навіть 2 В. У порівнянні з джерелом живлення, придатним для кульок з фосфорної міді, схему напруги джерела живлення для нерозчинних анодів потрібно розглянути заздалегідь. Звичайно, з точки зору вартості, вартість джерела живлення також відповідно зросте.
3. Переваги та недоліки титанових анодів
3.1 Переваги титанових анодів
У порівнянні з кульками з фосфорної міді титанові аноди мають незрівнянні переваги, оскільки вони є зовсім іншим типом анода. Підсумовуючи, переваги титанових анодів в основному відображені в наступних пунктах.
i. Переваги стабільної однорідності покриття
Перевага титанових анодів у рівномірності гальванічного покриття означає, що використання нерозчинних анодів може підтримувати стабільну однорідність гальванічного покриття протягом тривалого часу, що визначається характеристиками самого нерозчинного анода. Під час процесу гальванічного покриття, щоб забезпечити стабільність рівномірності гальванічного покриття, необхідно переконатися, що умови гальванічного покриття є контрольованими та стабільними. Дуже важливим моментом є дотримання рівномірності розряду від кінця анода до кінця катода. Стабільність розряду від кінця анода до кінця катода значною мірою визначається відносними розмірами обох. У процесі міднення друкованої плати розчинні мідні кульки з фосфорної міді розчиняються під час гальванічного нанесення, що призводить до зменшення розміру анода (головним чином висоти анода) і зміни відносної площі. Тому неможливо підтримувати рівномірність анодного розряду протягом тривалого часу, використовуючи кульки з фосфорної міді. Нерозчинні аноди також називаються "розмірно стабільними анодами", що означає, що розмір анода нерозчинних анодів залишається стабільним протягом тривалого періоду використання. У цей час необхідно лише переконатися, що покриття на поверхні титанового анода не вийшло з ладу протягом терміну служби анода та все ще має розрядні та електрокаталітичні можливості, щоб забезпечити стабільність розряду від кінця анода до анода. кінець катода. Зазвичай після встановлення нерозчинного анода в режимі онлайн необхідно лише вперше відрегулювати однорідність покриття (наприклад, відрегулювати розмір і положення екрануючої пластини), і можна отримати стабільний розподіл товщини покриття протягом тривалого часу. , що може бути досягнуто протягом усього життєвого циклу анода. "раз і назавжди" всередині.
ii. Вища ефективність виробництва
Порівняно з фосфорними мідними кульками підвищення ефективності виробництва завдяки титановим анодам в основному відображається в таких двох аспектах:
З одного боку, титанові аноди можуть працювати при більшій щільності струму. Завдяки пасивації фосфідної плівки на поверхні мідної люмінофорної кульки максимальна робоча щільність струму мідної кульки з люмінофора не може перевищувати 2,5~3 ASD; тоді як максимальна щільність струму, яку може витримати титановий анод, у десятки разів перевищує кульку з фосфорної міді (наприклад, у сфері гальванічного покриття сталі робоча щільність струму титанових анодів може досягати понад 100 ASD). Тому завдяки підтримці обладнання та підбору відповідних умов гальванічного покриття титанові аноди мають потенціал для досягнення вищої продуктивності обладнання та ефективності виробництва.
З іншого боку, титанові аноди дозволяють уникнути проблем із перервою у виробництві, спричинених регулярним додаванням і обслуговуванням процесу виготовлення мідних люмінофорних кульок. При використанні кульок з фосфорної бронзи спожиті кульки з фосфорної бронзи необхідно поповнювати через регулярні проміжки часу. Перш ніж додавати нові кульки з фосфорної бронзи, їх необхідно очистити. Їх неможливо виготовити відразу після додавання. Для утворення фосфатуючої плівки на поверхні потрібен певний час роботи електролітичного циліндра. Кульки з фосфорної бронзи, які використовувалися протягом тривалого часу, близькі до залишкового стану, тому їх необхідно повністю очистити з титанового кошика, щоб уникнути проблем з якістю гальванічного покриття. Ці неминучі операції з технічного обслуговування роблять обладнання для міднення, що використовує кульки з фосфорної бронзи, не тільки нездатним працювати безперервно протягом тривалого часу, але й споживає багато робочої сили. При використанні титанових анодів пристрій для додавання порошку оксиду міді для поповнення іонів міді є незалежним, і немає необхідності вимикати машину для поповнення порошку оксиду міді. У той же час сам титановий анод також «не потребує обслуговування», тобто протягом життєвого циклу титанового анода, в принципі, немає потреби в додатковому очищенні титанового анода. Таким чином, використання титанових анодів теоретично може забезпечити повністю безперебійне виробництво, таким чином заощадивши багато часу на технічне обслуговування та інвестиції в робочу силу.
iii. Більш стабільний контроль процесу
Використання титанових анодів може підтримувати компоненти гальванічного розчину в більш стабільному стані, що є перевагою додавання порошку оксиду міді.
З одного боку, оскільки товщину фосфатуючої плівки на поверхні кульки з фосфорної міді важко ідеально контролювати, виходячи з того, що плівка для фосфатування не буде занадто товстою, що призведе до пасивації кульки з фосфорної міді, люмінофорна мідна кулька часто буде надмірно розчинятися, що призведе до втрати рідини в зіллі. Постійне збільшення концентрації іонів міді. Концентрація іонів міді відіграє важливу роль у значенні TP покритих отворів. Таким чином, коливання концентрації іонів міді певною мірою впливатимуть на стабільність ефекту покриття дірок. У той же час, під час процесу розчинення кульок фосфорної міді, додаткові іони хлориду в розчині для покриття будуть споживані. З одного боку, коливання іонів хлориду реагуватиме на товщину фосфатуючої плівки, а з іншого боку, це також призведе до коливання ефекту гальванічних добавок. Така ситуація не виникне при використанні титанових анодів. Потрібно лише суворо контролювати кількість доданого порошку оксиду міді, щоб повністю контролювати концентрацію іонів міді; в той же час сама концентрація хлорид-іонів також може підтримуватися в дуже стабільному стані.
З іншого боку, використання кульок з фосфорної міді, швидше за все, призведе до забруднення розчину для покриття, що призведе до передчасного виходу з ладу добавок для покриття. Кульки з фосфорної міді обробляються шляхом плавлення та прокатки, тоді як порошок оксиду міді отримують розчиненням мідної сировини в розчині, подальшим очищенням і осадженням попередника оксиду міді в розчині та, нарешті, прожарюванням. Порошок оксиду міді. У порівнянні з двома процесами обробки, процес обробки порошку оксиду міді більш зручний для контролю чистоти сировини. Відносно кажучи, за хороших умов контролю вміст домішок у порошку оксиду міді буде нижчим, ніж у кульках фосфорної міді. Під час тривалого використання, будь то кульки з фосфорної міді чи порошок оксиду міді, домішки розчиняються та накопичуються в розчині для покриття. Добавки для гальванічного покриття часто досить чутливі до вмісту іонів домішок у розчині для гальванічного покриття. Коли іони домішок у розчині для гальванічного покриття досягають певної концентрації, вони впливатимуть на ефект гальванічних добавок, тим самим негативно впливаючи на ефект гальванічного покриття. Таким чином, система гальванічного покриття, що використовує титанові аноди, може підтримувати рідину для ванни у відносно низькому стані забруднення та зробити рідину для ванни довшою. Це не тільки зменшує додаткові витрати на підготовку резервуара, спричинені передчасним виходом з ладу ванни для покриття, але також знижує вартість ванни під час використання. Вплив домішок також буде більш впевненим.
iv. Вищі технологічні можливості
Можливість процесу гальванічного покриття в основному залежить від двох аспектів: конструкції обладнання та підтримки системи гальванічного покриття.
З точки зору конструкції обладнання, використання кульок з фосфорної бронзи обмежує дизайн обладнання, оскільки система кульок з фосфорної бронзи не може позбутися режиму комбінування «кульки з фосфорної бронзи-титановий кошик-анодний мішок». Ця система кульок з фосфорної бронзи також визначає метод гальванічного покриття. Це вертикальний метод обшивки. Використання титанових анодів дозволяє повністю позбутися вертикального режиму напилення. Оскільки титанові аноди можна повністю налаштувати, потік струменя обладнання, циркуляція, розподіл анода, форма анода та інші аспекти можуть бути перероблені та оптимізовані. Це надає обладнанню різноманітні можливості, а також надає можливості обладнання для гальванічного покриття (наприклад, подальше вдосконалення однорідності гальванічного покриття, робочої щільності струму тощо забезпечує передумови.
З точки зору підтримки системи гальванічного покриття, у порівнянні з проблемою забруднення розчину для покриття, спричиненою системою кульок з фосфорної міді, титанові аноди можуть забезпечити більш високі можливості гальванічного покриття. Тому напрямок розробки нових добавок для гальванічного покриття в основному змістився на адаптацію титанових анодів, особливо це розробка та адаптація добавок для нових застосувань і вищих вимог. Вибір титанового анода означає вибір можливості майбутнього розвитку.
3.2 Недоліки та вибір титанових анодів
Порівняно з фосфорними мідними кульками, недоліки титанових анодів можна узагальнити як один, а це вартість. Вартість є найважливішою причиною, яка не дозволяє титановим анодам повністю замінити кульки з фосфорної міді.
i. Інвестиційна вартість обладнання висока
Проблема інвестиційної вартості обладнання в основному зосереджена в наступних аспектах: По-перше, система титанового аноду вимагає додаткової системи додавання порошку оксиду міді. Для кращого контролю рекомендується одночасно використовувати систему онлайн-контролю ліків; по-друге, джерело живлення, придатне для титанових анодів, має бути вищим. Конструкція робочої напруги призвела до збільшення вартості виробництва джерела живлення для титанових анодів; по-третє, вартість титанових анодів значно перевищує вартість титанових корзин із системами кульок із фосфорної бронзи (через оксид дорогоцінного металу на поверхні титанових анодів вартість покриття). Таким чином, використання титанових анодів значно покращить загальний бюджет цілого ряду обладнання.
ii. Вищі експлуатаційні витрати
Експлуатаційні витрати включають відновну вартість аксесуарів (титанові аноди), а також витрати на виробництво.
З одного боку, титановий анод повинен мати відповідний термін служби. Після періоду використання продуктивність розряду або гальванічного покриття титанового анода знизиться, і він навіть може не відповідати високим вимогам гальванічного покриття. Як правило, титанові аноди потрібно оцінити та замінити через 1-2 роки використання. Вартість заміни титанового анода набагато вища, ніж вартість заміни титанового кошика кулькової системи з фосфорної бронзи.
З іншого боку, з точки зору витрат на виробництво, порівняно з кульками з фосфорної міді, додаткова вартість, викликана титановими анодами, в основному походить від додаткового споживання добавок для міднення. Порівняно з фосфорними мідними кульками титанові аноди призведуть до значного збільшення одиничного споживання добавок для міднення. Таким чином, те, як контролювати споживання добавки в межах розумного рівня, є важливим показником оцінки для клієнтів, щоб оцінити якість титанових анодів. З точки зору споживання міді, враховуючи ціну за одиницю та рівень втрат матеріалу кульок з фосфорної міді та порошку оксиду міді, не буде особливо великого розриву у фактичних витратах на використання цих двох речовин.
3.3 Вибір титанового анода
Вибір титанового анода - це вибір між вартістю і якістю. З одного боку, використання титанових анодів може фактично покращити технологічні можливості та покращити якість продукції. У деяких випадках використання чи ні титанових анодів визначає, чи має виробник виробничі можливості для певного продукту; з іншого боку, використання титанових анодів буде очевидним покращенням порівняно з кульками з фосфорної бронзи як з точки зору одноразових інвестиційних витрат на обладнання, так і з точки зору подальших експлуатаційних витрат. Коли переваги переважають витрати, стає зрозуміло, що титанові аноди дійсно будуть природним вибором. Крім того, у деяких випадках, якщо титанові аноди не використовуються, виробнича здатність певного продукту буде втрачена, титанові аноди стали неминучим вибором. Оскільки попит на продукцію продовжує зростати, удосконалення можливостей процесу також є постійними вимогами. У довгостроковій перспективі вибір титанових анодів неминуче стане все більш певним напрямком розвитку.
супутні товари в ehisen
