기계적 연마 또는 샌드블라스팅은 딥 클리닝과 물리적 재구성을 모두 수행하기 때문에 전극 전처리에서 필수적인 단계입니다. 이 과정은 티타늄과 같은 기판에서 자연 산화물 층과 불순물을 공격적으로 제거하여 다음 단계를 위한 깨끗한 기반을 보장합니다. 동시에 표면 거칠기를 증가시켜 최종 제품의 기계적 안정성에 중요한 텍스처 기반을 만듭니다.
이 과정의 핵심 가치는 표면 활성화에 있습니다. 매끄럽고 수동적인 표면을 거칠고 활성적인 표면으로 변환함으로써 촉매 코팅이 피상적으로가 아니라 영구적으로 결합할 수 있는 필요한 "앵커링 부위"를 생성합니다.
표면 준비의 역학
표면 장벽 제거
특히 티타늄과 같은 금속 기판은 본질적으로 자연 산화물 층을 형성하고 불순물을 축적합니다. 이러한 층은 베이스 금속과 의도된 코팅 사이의 장벽 역할을 합니다.
기계적 연마 또는 샌드블라스팅은 이러한 층을 물리적으로 벗겨냅니다. 이를 통해 촉매 코팅이 오염 층이 아닌 기판 재료와 직접 상호 작용하도록 보장합니다.
유효 표면적 확대
매끄러운 표면은 상호 작용할 수 있는 영역이 제한적입니다. 기판을 기계적으로 거칠게 함으로써 유효 표면적을 크게 늘립니다.
이 미세 텍스처는 기판과 코팅 사이의 접촉 지점 밀도를 높일 수 있습니다.
물리적 앵커를 통한 코팅 고정
앵커링 부위 생성
이 단계에서 생성된 거칠기는 무작위 손상이 아니라 특정 엔지니어링 목적을 수행합니다. 돌출부와 골짜기는 앵커링 부위를 생성합니다.
이 부위는 후속 촉매 코팅 증착이 기판에 "고정"될 수 있도록 합니다. 이 기계적 결합은 평평한 표면에서의 접착보다 훨씬 우수합니다.
기계적 결합 강화
이 전처리의 궁극적인 목표는 기계적 결합 강도를 극대화하는 것입니다. 거칠게 된 표면에서 제공되는 마찰과 그립이 없으면 코팅은 박리되기 쉽습니다.
강력한 기계적 결합은 전극이 활성층을 벗겨내지 않고 전기화학적 산화 공정의 스트레스를 견딜 수 있도록 보장합니다.
부적절한 전처리의 일반적인 함정
매끄러운 표면의 위험
이 단계를 건너뛰거나 제대로 수행하지 않으면 기판이 너무 매끄럽게 됩니다. 매끄러운 기판은 코팅에 필요한 그립을 제공하지 못합니다.
이러한 텍스처 부족은 약한 접착으로 이어져 작동 중 코팅 실패 위험을 크게 증가시킵니다.
잔류 산화물의 위험
기계적 마모가 철저하지 않으면 자연 산화물 조각이 남아 있을 수 있습니다. 이러한 조각은 코팅이 전도성 기판에 결합하는 것을 방지합니다.
이는 불균일한 전류 분포로 이어지고 전극의 전반적인 효율성과 장기 내구성을 손상시킬 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
전기화학 산화(ECO) 공정의 성공을 보장하기 위해 전처리 워크플로우에 다음 원칙을 적용하십시오.
- 주요 초점이 접착 강도인 경우: 앵커링 부위 수를 최대화하고 깊은 기계적 잠금을 보장하기 위해 공격적인 샌드블라스팅을 우선시하십시오.
- 주요 초점이 기판 순도인 경우: 연마 공정이 균일하고 철저하여 모든 절연 산화물 층과 불순물을 완전히 제거하도록 하십시오.
적절하게 거칠게 하고 세척된 기판은 전극 코팅의 수명을 결정하는 가장 중요한 단일 요소입니다.
요약 표:
| 특징 | 기계적 연마/샌드블라스팅 | ECO 공정에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 표면 청결도 | 자연 산화물 및 불순물 제거 | 직접적인 기판-코팅 접촉 보장 |
| 표면 텍스처 | 미세 거칠기/돌출부 및 골짜기 생성 | 코팅을 위한 중요한 "앵커링 부위" 제공 |
| 표면적 | 유효 표면적 증가 | 상호 작용 밀도 및 전류 분포 향상 |
| 결합 유형 | 기계적 결합 촉진 | 코팅 박리 및 벗겨짐 방지 |
| 수명 | 기계적 결합 강도 극대화 | 전극의 작동 수명 연장 |
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참고문헌
- Laura Valenzuela, Marisol Faraldos. An Overview of the Advantages of Combining Photo- and Electrooxidation Processes in Actual Wastewater Treatment. DOI: 10.3390/catal15010014
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