Wichtige Materialauswahlkriterien für Titankathodenplatten bei der Kupfergewinnung aus Ätzlösungen
Die Materialauswahl von Titan-Kathodenplatten bestimmt direkt deren Lebensdauer, Leistungsstabilität und Kupferrückgewinnungseffizienz in der Ätzlösungsumgebung. Das am häufigsten verwendete Material für solche Kathodenplatten ist kommerziell reines Titan, wobei Titan der Güteklasse 2 (auch bekannt als CP Ti Güteklasse 2) die bevorzugte Wahl für die meisten industriellen Anwendungen ist und Titan der Güteklasse 1 in einigen Szenarien mit geringeren Belastungsanforderungen auch häufig verwendet wird.
Harttitanplatten der Güteklasse 2 weisen als maßgeschneidertes Material für Titankathodenplatten eine hervorragende Gesamtleistung auf. Es verfügt über eine hohe Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte, die den rauen Arbeitsbedingungen in Kupferelektrolysewerkstätten-einschließlich langfristigem-Eintauchen in korrosive Ätzlösungen, mechanischen Belastungen beim Abisolieren von Kupfer und Schwankungen der elektrolytischen Parameter standhalten kann. Seine Korrosionsbeständigkeit ist besonders herausragend, mit einer Korrosionsrate von nur 0,011 mm/Jahr im Kupferelektrolyten, viel niedriger als bei anderen unedlen Metallen.
Zusätzlich zum Grundmaterial besteht der leitende Strahl von Hochleistungs-Kathodenplatten aus Titan üblicherweise aus einem mit Titan beschichteten Kupferstab-Verbundmaterial. Dieses Design kombiniert die hervorragende elektrische Leitfähigkeit von Kupfer (gewährleistet eine effiziente Stromübertragung) und die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Titan (schützt den Kupferkern vor Korrosion durch Ätzlösung). Ein Ende des leitenden Balkens ist durch Titanschweißen hermetisch abgedichtet, um die strukturelle Integrität zu verbessern, während das andere Ende in eine gedrehte Form mit freiliegendem Kupfer gebracht wurde, um eine feste Verbindung mit leitenden Kupferstäben zu ermöglichen und eine stabile Stromübertragung während der Elektrolyse zu gewährleisten.
Für spezielle Arbeitsumgebungen können auch legierte Titanmaterialien ausgewählt werden. Beispielsweise sind Substrate aus Ta10-Titan-Molybdänlegierungen für chloridhaltige Ätzlösungen geeignet und haben einen Kostenvorteil gegenüber importierten Alternativen; Titan-Tantal-Verbundplatten (mit 0,1 % Ta) sind beständig gegen Ammoniak-Spannungskorrosion und eignen sich für Szenarien zur Wiederherstellung alkalischer Ätzlösungen.
