גורמים המשפיעים על חיי השירות של אלקטרודות מוליבדן

 תעשיית הזכוכית היא תעשייה מסורתית עם צריכת אנרגיה גבוהה. עם המחיר הגבוה של אנרגיה מאובנים ושיפור הדרישות להגנת הסביבה, טכנולוגיית ההיתוך השתנתה מטכנולוגיית חימום להבה מסורתית לטכנולוגיית התכה חשמלית. האלקטרודה היא האלמנט שמגע ישירות עם נוזל הזכוכית ומעביר את האנרגיה החשמלית לנוזל הזכוכית, שהוא הציוד החשוב באלקטרופוזיציה של הזכוכית.

 

אלקטרודת מוליבדן היא חומר אלקטרודה הכרחי באלקטרופוזיציה של זכוכית בגלל חוזקה בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה והקושי ביצירת צביעת זכוכית. יש לקוות כי חיי השירות של האלקטרודה יהיו ארוכים כגיל הכבשן או אפילו יותר מגיל הכבשן, אך לרוב האלקטרודה תינזק במהלך השימוש בפועל. ישנה משמעות מעשית גדולה להבין היטב את גורמי ההשפעה השונים של חיי השירות של אלקטרודות מוליבדן באלקטרו-היתוך זכוכית.

 

 

חמצון של אלקטרודת מוליבדן

לאלקטרודת מוליבדן יש מאפיינים של עמידות בטמפרטורה גבוהה, אך היא מגיבה עם חמצן בטמפרטורות גבוהות. כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-400 ℃, המוליבדןיתחיל ליצור חמצון מוליבדן (MoO) ומוליבדן דיסולפיד (MoO2), שיכולים להיצמד לפני השטח של האלקטרודה מוליבדן וליצור שכבת תחמוצת, ולארגן את המשך החמצון של אלקטרודת מוליבדן. כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-500 ℃ ~ 700 ℃, מוליבדן יתחיל להתחמצן למוליבדן טריאוקסיד (MoO3). זהו גז נדיף, אשר הורס את שכבת ההגנה של התחמוצת המקורית כך שהמשטח החדש שנחשף על ידי אלקטרודת המוליבדן ממשיך להתחמצן ליצירת MoO3. חמצון ונידוף חוזרים ונשנים כאלה גורמים לאלקטרודת המוליבדן להישחק ללא הרף עד שהיא ניזוקה לחלוטין.

 

התגובה של אלקטרודת מוליבדן לרכיב בזכוכית

האלקטרודה מוליבדן מגיבה עם כמה רכיבים או זיהומים ברכיב הזכוכית בטמפרטורות גבוהות, וגורמת לשחיקה רצינית של האלקטרודה. לדוגמה, תמיסת הזכוכית עם As2O3, Sb2O3 ו-Na2SO4 כמבהיר חמורה מאוד לשחיקת האלקטרודה מוליבדן, שתתחמצן ל-MoO ו-MoS2.

 

תגובה אלקטרוכימית באלקטרופוזיה מזכוכית

התגובה האלקטרוכימית מתרחשת באלקטרופוזיציה של זכוכית, שנמצאת בממשק המגע בין אלקטרודת המוליבדן והזכוכית המותכת. בחצי המחזור החיובי של ספק הכוח AC, יוני חמצן שליליים מועברים לאלקטרודה החיובית כדי לשחרר אלקטרונים, המשחררים חמצן כדי לגרום לחמצון האלקטרודה מוליבדן. בחצי המחזור השלילי של ספק כוח AC, חלק מהקטיונים הנמסים של הזכוכית (כגון בורון) יעברו אל האלקטרודה השלילית וייצור תרכובות אלקטרודה מוליבדן, שהן משקעים רופפים במשטח האלקטרודה כדי לפגוע באלקטרודה.

 

טמפרטורה וצפיפות זרם

קצב השחיקה של אלקטרודת מוליבדן עולה עם עליית הטמפרטורה. כאשר הרכב הזכוכית וטמפרטורת התהליך יציבים, צפיפות הזרם הופכת לגורם השולט בקצב הקורוזיה של האלקטרודה. למרות שצפיפות הזרם המרבית המותרת של אלקטרודת מוליבדן יכולה להגיע ל-2~3A/cm2, שחיקת האלקטרודה תגדל אם הזרם הגדול פועל.