鈦陽極主要的機(jī)械設(shè)計由于需要與設(shè)備匹配,主要工作是由設(shè)備商完成的。面對如何優(yōu)化鈦陽極放電均勻性的設(shè)計問題,陽極制造商應(yīng)當(dāng)給予相應(yīng)的建議和支持,主要可以從以下幾個方面來考慮。
1. 電阻率問題
鈦陽極放電均勻性設(shè)計,首先需要關(guān)注的點就是鈦材的電阻率問題。純鈦的電阻率約為0.47 μΩ·m,接近于同等條件下純銅的30倍。使用磷銅球時,陽極電流通過鈦籃上部引入,然后在整個陽極內(nèi)部是通過銅球進(jìn)行傳導(dǎo)(本質(zhì)上可以認(rèn)為電流是經(jīng)過銅進(jìn)行傳導(dǎo)),因此上部和下部的導(dǎo)電性差異非常小,基本可以忽略不計。而使用鈦陽極的話,由于鈦材的導(dǎo)電性相對較差,尤其是當(dāng)鈦陽極工作在較高電流密度下,電流通過陽極上部傳導(dǎo)到下部時,本身鈦材的電阻會導(dǎo)致電壓從上到下存在明顯降低。這樣會導(dǎo)致在鈦陽極Z下部,放電電流密度會顯著低于鈦陽極Z上部。
在進(jìn)行陽極設(shè)計時,首要考慮的是如何減少由于鈦材的長距離傳導(dǎo)導(dǎo)致電壓降問題。主要可以通過以下兩個方面來進(jìn)行優(yōu)化:①降低傳導(dǎo)電阻率,使用更寬更厚的鈦材進(jìn)行電流傳導(dǎo),或者使用鈦銅復(fù)合材料來輔助電流傳導(dǎo);②分散電流傳導(dǎo)點,在陽極表面設(shè)置多個電流傳導(dǎo)點,避免傳輸距離過長。
2. 陽極基材類型的針對性優(yōu)化
目前鈦陽極的設(shè)計中,陽極基材類型的選用基本有兩種:一種是鈦板,另一種是鈦網(wǎng)。
鈦網(wǎng)是由鈦板進(jìn)行沖切拉伸而成,其主要優(yōu)點有兩方面,一是相對鈦板來說可以節(jié)省鈦材用量;二是由于鈦網(wǎng)通常會做雙面涂覆,即使是不面對產(chǎn)品的背面,由于網(wǎng)狀材料是鏤空的結(jié)構(gòu),背面涂層也可以參與放電,因此整個網(wǎng)狀陽極的有效放電面積比鈦板要大,這樣可以降低實際陽極工作條件的電流密度。網(wǎng)狀陽極往往機(jī)械強(qiáng)度更差,而且對比板狀陽極,電阻率也更高。針對上述問題,設(shè)計合適的框架并優(yōu)化焊點位置,可以大大改善鈦網(wǎng)陽極的平整性和放電均勻性問題。
使用板狀陽極Z大的優(yōu)點在于,板狀陽極的基材是可以重復(fù)利用的。在陽極涂層失效以后,可以對殘余涂層剝離,并對基材表面進(jìn)行徹底清潔后,可以重新涂覆涂層,這樣今后在陽極的應(yīng)用中,可以一定程度上節(jié)省長期使用的成本(雖然一次性投入會稍大些)。另一方面,板狀陽極基材厚度通常選擇2mm和3mm,而網(wǎng)狀陽極一般適合由1mm鈦板拉制而成(中間還有鏤空),因此板狀陽極的導(dǎo)電性要好于網(wǎng)狀陽極。同時,板狀陽極相對機(jī)械強(qiáng)度要比網(wǎng)狀陽極更強(qiáng),平整度會更好。但這并不意味著板狀陽極放電均勻性一定優(yōu)于網(wǎng)狀陽極。相比而言,板狀陽極的整體機(jī)械設(shè)計會比網(wǎng)狀陽極(帶框架)更為簡單,但如果要適應(yīng)于更高的電鍍均勻性要求,板狀陽極電流接入點的分布還是有優(yōu)化空間的。