Серед електродів, що використовуються в електрохімічних процесах, катод графітовий стоїть в одному ряду з виробами з благородних металів - платини, золота, родію. Він володіє унікальним поєднанням високої електропровідності і хімічної інертності. Це важливо в електрохімічних технологіях, в яких електрод повинен добре проводити струм і при цьому не брати участь в окисно-відновних реакціях з іонами електроліту. Серед інертних катодів графітові значно виграють у вартості, тому вони знайшли таке широке застосування в різних галузях промисловості.
матеріали виготовлення
Катоди з графіту виготовляють за допомогою пресового або екструзійного технологічного формувального обладнання. Отримані вироби мають витягнуту циліндричну форму із закругленням на кінці. Для їх виробництва використовують високоочищені вуглецеві конструкційні матеріали. Зокрема, для цього застосовують такі їх види:
1. Піролітичний графіт марки УПА-3Е.
2. Вуглець-вуглецевий композиційний матеріал Углекон (ВВКМ).
Катоди з пиролитического графіту УПА-3Е характеризуються дрібнодисперсного структурою, високим ступенем ущільнення пір. Застосування герметизуючого тонкого шликерного покриття з пироуглерода практично зводить до нуля проникність стінок конструкції катода. Це важливо, з урахуванням умов роботи такого електрода - занурення в розплав солей, металів, розчини кислот, лугів.
Технічні характеристики катода графітового з Углекона визначаються властивостями використовуваного конструкційного матеріалу. Структура ВВКМ є комбіновану вуглецеву матрицю, зміцнену вуглецевим волокнистих наповнювачем. Матриця формується з пироуглерода, одержуваного в результаті високотемпературного піролізу вуглеводнів. На поверхні ВВКМ утворюється тонке шлікерноепіроуглеродное покриття, що повністю закриває пори. Така структура конструкційний матеріал забезпечує йому повну непроникність.
Властивості катодів графітових
Екстремальні умови експлуатації пред'являють до електродів, які беруть участь в електролізних технологічних процесах, підвищені вимоги. Катод графітовий, виготовлений з конструкційних вуглецевих матеріалів типу Углекон або УПА-3Е, характеризується наступними технічними властивостями:
- високий ступінь чистоти вуглецю,
- низьке значення коефіцієнта теплового розширення,
- підвищена міцність, жорсткість конструкції,
- низька величина електричного опору,
- хімічна стійкість до впливу агресивних середовищ, зокрема, до розплавів лужних металів.
Крім того, для катодів з пірографіта і ВВКМ характерні невелику питому вагу, знижена ступінь анізотропії, висока теплопровідність, підвищена термостійкість, в тому числі стійкість до перепадів температур (тепловим ударам), стабільність фізико-хімічних характеристик при значному нагріванні. Їх відрізняють хороші експлуатаційні параметри, зокрема, надійність, тривалий термін служби, простота заміни. Відпрацьовані ресурс електроди служать вторинною сировиною для переробки в ліквідний матеріал - графітову крихту.
особливості застосування
Стабільність технічних характеристик забезпечується при експлуатації катодів графітових в безкисневому середовищі. На відміну від металевих, у катодів з графіту механічна міцність з підвищенням температури збільшується, а теплопровідність, електричний опір зменшуються. Углеконовие катоди характеризуються підвищеною механічною міцністю, стійкістю до дії абразивного середовища (до стирання).