FI96874C - Tinaoksidin tai titaaninitridin elektrolyyttinen poisto päällystimestä - Google Patents

Description

96874

Tinaoksidin tai titaaninitridin elektrolyyttinen poisto päällystimestä

Keksinnön taustaa 5 Lasi ja muut läpinäkyvät aineet voidaan päällystää läpinäkyvillä puolijohdekalvoilla, kuten tinaoksidilla, infrapunasäteilyn heijastamiseksi. Tällaiset aineet ovat käyttökelpoisia valmistettaessa ikkunoita, joilla on korotettu eristysarvo (alhaisempi lämmönsiirto) käytettäväk-10 si arkkitehtonisissa ikkunoissa, jne.; katso esimerkiksi, RE 31 708. Tinaoksidipäällysteet lasilla yhdessä muiden päällysteiden kanssa, kuten helmiäishohto - suppressio-päällysteet, ovat nyt kaupallisesti hyväksyttyjä.

Toinen tärkeä lasin päällyste on titaaninitridi, 15 jolla on optisia ominaisuuksia, jotka tekevät sen erittäin tehokkaaksi säätelemään ei-toivottua auringon lämmön lisäystä rakennuksien ikkunoiden läpi lämpimissä ilmastoissa.

Kun lasipinta päällystetään tinaoksidilla, päällys-20 tin kerrostaa tinaoksidia liikkuvalle lasipinnalle. Ideaalisesti, olisi toivottavaa säädellä tinaoksidia muodosta- #. . vien reagoivien aineiden nestevirtausominaisuuksia ja • · · ,· liikkuvan lasipinnan päällä olevan päällystimen pinnan • · « välistä tilasuhdetta siten, että tinaoksidi, joka muodos- • " 25 tuu, kerrostuisi vain liikkuvan lasin pinnalle. Käytännös- • · : V sä tätä ei ole ollut mahdollista saavuttaa sillä seurauk- • · :.**i sella, että tinaoksidi päällystää myös päällystimen pin- : : : nan, joka on lasipinnan päällä, jolle tinaoksidi kerroste taan. Kun tinaoksidi muodostetaan tina(II)kloridihöyryn . 30 reaktiossa vesihöyryn kanssa, kova kiiltävä tinaoksidiker- ·« · .·;·. ros muodostuu päällystimen pinnalle, joka voidaan tehdä • · « • grafiitista tai muista korroosion kestävistä aineista, kuten nikkelipohjaisista metalliseoksista (esim. Inconel (Huntington Alloys Inc.;n tuotemerkki) tai Hastelloy 35 (Haynes International Inc.:n tuotemerkki)).

, Samanlainen vaikutus on, kun lasi päällystetään • i t titaaninitridillä titaanitetrakloridin reaktiolla am- 2 96874 moniakin kanssa, US-patentin nro 4 535 000 mukaan. Kova titaaninitridikerros muodostuu päällystimelle, kuin myös lasille.

Tuotantoajon jälkeen päällystimen pinta täytyy puh-5 distaa ennen kuin sitä käytetään uudelleen. Yleensä tina-oksidi poistetaan raaputtamalla. Tällä menetelmällä on tiettyjä haittoja. Grafiitin tai metallin ääriviiva vääristyy, koska se on pehmeämpää kuin tinaoksidi ja tinaoksidi ttomia alueita raaputetaan enemmän kuin alueita, joi-10 hin tinaoksidi on kiinnittynyt. Pinnalle jää läikkiä kiinni tarttuvaa tinaoksidia ja tuloksena on edelleen epätasainen pinta. Samanlainen ongelma havaitaan titaaninitri-din poistamisessa sen päällystyslaitteesta.

Sinkkijauheen ja kloorivetyhapon käyttö tinaoksidin 15 syövyttämisessä tunnetaan. Tämä menetelmä ei kuitenkaan ole tarkoituksenmukainen paksuille tinaoksidikerroksille, joiden paksuus vaihtelee välillä 0,5 - 2,0 mm, eikä sitä voida käyttää helposti suurilla alueilla, esimerkiksi 3 m2.

Vastaavasti, titaaninitridiä ei voida liuottaa mihinkään 20 liuottimeen tai happoon. Titaaninitridi liukenee hitaasti kiehuviin väkevän kloorivetyhapon ja typpihapon seoksiin . . (kuningasvesi), mutta tällainen suuren päällystimen käsit- ; / tely olisi epäkäytännöllisen vaarallinen työntekijöille ja ‘tuhoava päällystimelle.

: " 25 Keksinnön yhteenveto ( · : ’.· Lyhyesti, keksintö käsittää tinaoksidi- tai ti- • · ϊ/.j taaninitridipäällysteen sähkökemiallisen poistamisen päällystimen pinnasta. Tämä takaa sen, ettei päällystimen pinta ole vahingoittunut tinaoksidin tai titaaninitrdin . .·. 30 poiston takia.

• · · • · ·

Laajasti otettuna yksi keksinnön totetusmuoto kä- • · · sittää tinaoksidilla päällystetyn päällystimen asettamisen elektrolyyttikylpyyn, jolloin se toimii kennon elektrodi-parin katodina. Tinaoksidi poistetaan elektrolyyttisesti 35 joko pelkistämällä tinaoksidi tinametalliksi ja sitten • · t « « · I! 3 96874 liuottamalla tina, tai luomalla vetykaasukupla päällysti-men pinta/tinaoksidi -rajapinnalle. Vetykaasun paine pakottaa tinaoksidin vapautumaan päällystimestä päällystimen pinta/tinaoksidi -rajapinnalla. Kumpikin mekanismi voi 5 tapahtua, mutta edullisesti kumpaakin mekanismia käytetään yhdessä.

Näiden kahden poistomekanismin suhteellinen tärkeys vaihtelee sellaisten käytettyjen olosuhteiden mukaan, kuten elektrolyytin, jännitteen, virran ja lämpötilan.

10 Toisessa keksinnön toteutusmuodossa, titaaninitri- dillä päällystetty päällystimen pinta asetetaan elektro-lyysikennon anodiksi. Titaaninitridi poistetaan elektrolyyttisesti joko hapettamalla ja liuottamalla, tai hajottamalla liuskoiksi, jotka hapen ja/tai muiden kaasujen 15 päällystimen pinnalla kehittämät kuplat luultavasti siirtävät.

Lyhyt piirrosten kuvaus

Kuvio .1 esittää elektrolyysikennoa, jota käytetään tinaoksidin poistoon; ja 20 Kuvio 2 esittää elektrolyysikennoa, jota käytetään titaaninitridin poistoon.

Edullisten toteutusmuotojen kuvaus

Kuvassa 1 grafiittipäällystinalue 10, jonka pinta on peitetty tinaoksidikerroksella 12, paksuus 0,5 - 2,0 mm 25 ja pinta-ala noin 3 m2, asetetaan laimean kloorivetyhappo- : kylpyyn 14 (y>;si tilavuus väkevää 37 paino-% HC1, 10 tila- • · :.*·· vuutta vettä). Päällystetty grafiitti toimii katodina.

: Toinen elektrodi 16, joka on myös grafiittia, toimii ano dina. Sähkömotorinen voima energialähteestä 18 on noin 12 ; .*. 30 volttia tasavirtaa. Tämän edullisen toteutusmuodon anodi • · · on grafiittia, koska useimmat metallit syöpyisivät anodi- • · « • sesti liuokseen.

··.: On olemassa kaksi mekanismia, joilla tinaoksidi :...· poistetaan grafiitista: · « · • · • · « • « 4 96874 (1) Tinaoksidi pelkistetään katodilla metalliseksi tinaksi, kun happi muodostaa vettä vedyn kanssa. Metallinen tina liuotetaan tämän jälkeen kloorivetyhapolla.

(2) Grafiitti voi kastua elektrolyytillä tinaoksi-5 dissa olevien halkeamien läpi. Tällöin vetykaasua muodostuu grafiittipinta/tinaoksidirajapinnan viereisellä alueella, ja siellä on vetykaasun paineen kohoaminen. Paineen kohoamisella on taipumus pakottaa tai vapauttaa tinaoksidi grafiitin pinnalta.

10 Happoelektrolyyteillä, kuten kloorivetyhapolla, on taipumus painottaa liukenemista, kun neutraalit suolaelek-trolyytit, kuten natrium- tai ammoniumsuolat, suosivat kerrostuman poistamista kaasukuplilla. Yleensä, olosuhteet, jotka suosivat vetykaasun muodostumista päällystimen 15 pinnalla, lisäävät kaasukuplamekanismia.

Toinen keksinnön toteutusmuoto, esitetty kuvassa 2, joka esittää HastelloyR -päällystimen 20 pohjapintaa, joka on peitetty titaaninitridikerroksella 22 ja asetettu elek-trolyyttikylpyyn 24. Elektrolyytti on laimeaa kloorivety-20 happoa (yksi tilavuus väkevää kloorivetyhappoa, 37 paino-% vedessä, laimennettu 10 tilavuudella vettä). Titaaninitri-. dipäällysteinen päällystin toimii kennon anodina (positii- ' .‘ vinen elektrodi). Toinen elektrodi 26, grafiitista valmis- · tettu, toimii katodina. Mikä tahansa haponkestävä, sähköä- • 25 johtava aine voi toimia katodina. Noin 12 volttia tasavir- • · · : taa saadaan kennoon energialähteestä 28, joka on akun la- • · *.**: tauslaite. Osa titaaninitridistä liukenee, kun osa putoaa ♦ · · : pois liuskoina, jotka päällystimen pinnalla muodostuvat happi- ja kloorikaasukuplat siirtävät. Laimea rikkihappo : 30 toimii myös tehokkaana elektrolyyttinä (yksi osa väkevää « · · rikkihappoa 10 osaan vettä tilavuudeltaan). Rikkikylvyn • · · •t etu on, että se ei tuota haihtuvia happohöyryjä (verrattu na kloorivetyhappohöyryihin), ja anodi tuottaa vain puh-dasta happikaasua eikä lainkaan klooria. Rikkihappokylvyn j· 35 haittana on se, että se on vaarallisempi henkilökunnalle.

II

5 96874

Vaikka viittauksessa spesifisiin menetelmäolosuh-teisiin ja spesifisiin elektrodeihin on kuvattu, alan ammattimiehet huomaavat, että muitakin elektrolyyttejä ja elektrodeja voidaan käyttää ja ne ovat keksinnön piirissä.

• · 1 • · • · • · • · · • · · • « • · t • · 1 • · 1 • • « r • · 4

• · I

· · • · · • · · «

Claims (15)

96874

1. Menetelmä tinaoksidin elektrolyyttiseksi poistamiseksi päällystimen pinnasta, mikä käsittää: 5 elektrolyyttisen kennon tarjoamisen, jolla on elek trolyytti ja elektrodipari, tinaoksidipäällysteisen pinnan toimiessa katodina ja toisen elektrodin toimiessa anodina; jännitteen käyttämisen elektrodien yli; vetykaasun muodostumisen päällystimen pinta/tinaok-10 sidi -rajapinnan viereisellä alueella; ja vetykaasun paineen kohoamisen, jolloin pakotetaan tinaoksidi vapautumaan päällystimen pinnalta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka sisältää: 15 pinnalla olevan tinaoksidin pelkistämisen, jolloin muodostuu metallista tinaa; ja metallisen tinan liuottamisen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa päällystetty pinta on grafiittia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa elektrolyytti on kloorivetyhapon vesiliuos.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa elektrolyytti on rikkihapon vesiliuos.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa 25 elektrolyytti on neutraali suolaelektrolyytti. i

.* 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, jossa • · elektrolyytti valitaan ryhmästä, jonka muodostavat oleel- • · « ·#ί * lisesti natrium- ja ammoniumsuolat.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa : 30 päällystetty pinta on grafiittia. ·· «

9. Menetelmä tinaoksidin elektrolyyttiseksi poista-miseksi päällystimen pinnalta, mikä käsittää: elektrolyyttisen kennon tarjoamisen, jolla on elektrolyytti ja grafiittielektrodipari, tinaoksidilla pääl- li 96874 lystetyn pinnan toimiessa katodina ja toisen elektrodin toimiessa anodina; jännitteen käyttämisen elektrodien yli; vetykaasun muodostumisen päällystimen pinta/tinaok-5 sidi -rajapinnan viereisellä alueella; ja vetykaasun paineen lisäämisen, jolloin pakotetaan tinaoksidi vapautumaan päällystimen pinnalta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa elektrolyytti on neutraali suolaelektrolyytti.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, jos sa elektrolyytti valitaan ryhmästä, jonka muodostavat oleellisesti natrium- ja ammoniumsuolat.

12. Menetelmä titaaninitridin elektrolyyttiseksi poistamiseksi päällystimen pinnalta, mikä käsittää: 15 elektrolyyttisen kennon tarjoamisen, jolla on elek trolyytti ja elektrodipari, titaaninitridipäällysteisen päällystimen pinnan toimiessa anodina ja toisen elektrodin toimiessa katodina; ja riittävän jännitteen käyttämisen elektrodien yli 20 titaaninitridin poistamiseksi päällystimen pinnalta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jos- : sa elektrolyytti on kloorivetyhapon vesiliuos.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa elektrolyytti on rikkihapon vesiliuos. , 25

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jos- * 1 i *. \ sa päällystetty pinta on Hastelloy päällystin. » » · * · · • · • ·« t · < • · « • · · • · r • · · ··· Φ · · • · · • · · « « « • · · ♦ « « 96874