Almaniyada Umicore Electropating yüksək temperaturlu elektrolitik anodlardan istifadə edir.Bu prosesdə platin titan, niobium, tantal, molibden, volfram, paslanmayan polad və nikel ərintiləri kimi əsas materiallar üzərində arqon altında 550°C-də ərimiş duz banyosunda yatırılır.
Şəkil 2: Yüksək temperaturda elektrolizlənmiş platin/titan anod uzun müddət öz formasını saxlayır.
Şəkil 3: Genişlənmiş mesh Pt/Ti anodu.Genişlənmiş metal mesh optimal elektrolit daşınmasını təmin edir.Anod və katod komponentləri arasındakı məsafə azaldıla və cərəyan sıxlığı artırıla bilər.Nəticə: daha az vaxtda daha keyfiyyətli.
Şəkil 4: Genişlənmiş metal mesh anodunda meshin eni tənzimlənə bilər.Mesh artan elektrolit dövranını və qazın daha yaxşı çıxarılmasını təmin edir.
Qurğuşun bütün dünyada yaxından izlənilir.ABŞ-da səhiyyə orqanları və iş yerləri xəbərdarlıqlarına sadiq qalırlar.Elektrokaplama şirkətlərinin təhlükəli materiallarla işləmək sahəsində uzun illər təcrübəsinə baxmayaraq, metala getdikcə daha çox tənqidi yanaşmaqda davam edir.
Məsələn, ABŞ-da qurğuşun anodlarından istifadə edən hər kəs EPA-nın federal Toksik Kimyəvi Buraxılış Reyestrində qeydiyyatdan keçməlidir.Əgər elektrokaplama şirkəti ildə cəmi 29 kq qurğuşun emal edirsə, hələ də qeydiyyat tələb olunur.
Ona görə də ABŞ-da alternativ axtarmaq lazımdır.Qurğuşun anodunun sərt xrom örtüklü zavodu ilk baxışdan ucuz görünmür, həm də bir çox çatışmazlıqlar var:
Ölçü baxımından sabit anodlar, substrat kimi titan və ya niobium üzərində platin səthi olan sərt xrom örtüklərə (bax. Şəkil 2) maraqlı alternativdir.
Platin örtüklü anodlar sərt xrom örtüklə müqayisədə bir çox üstünlüklər təklif edir.Bunlara aşağıdakı üstünlüklər daxildir:
İdeal nəticələr üçün anodu örtüləcək hissənin dizaynına uyğunlaşdırın.Bu, sabit ölçülərə malik (plitələr, silindrlər, T və U formalı) anodlar əldə etməyə imkan verir, qurğuşun anodları isə əsasən standart təbəqələr və ya çubuqlardır.
Pt/Ti və Pt/Nb anodlarında qapalı səthlər yoxdur, əksinə dəyişən mesh ölçüsü olan genişlənmiş metal təbəqələr var.Bu, enerjinin yaxşı paylanmasına gətirib çıxarır, elektrik sahələri şəbəkədə və ətrafında işləyə bilər (bax. Şəkil 3).
Buna görə də aralarındakı məsafə nə qədər kiçik olaranodvə katod, örtüyün axınının sıxlığı bir o qədər yüksəkdir.Qatları daha sürətli tətbiq etmək olar: məhsuldarlıq artır.Böyük effektiv səth sahəsi olan ızgaraların istifadəsi ayırma şəraitini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər.
Ölçü sabitliyi platin və titanı birləşdirməklə əldə edilə bilər.Hər iki metal sərt xrom örtük üçün optimal parametrləri təmin edir.Platinin müqaviməti çox aşağıdır, cəmi 0,107 Ohm×mm2/m.Qurğunun dəyəri qurğuşunun dəyərindən demək olar ki, iki dəfə çoxdur (0,208 ohm×mm2/m).Titan əla korroziya müqavimətinə malikdir, lakin halogenidlərin iştirakı ilə bu qabiliyyət azalır.Məsələn, xlorid tərkibli elektrolitlərdə titanın parçalanma gərginliyi pH-dan asılı olaraq 10 ilə 15 V arasında dəyişir.Bu, niobiumdan (35 ilə 50 V) və tantaldan (70 ilə 100 V arasında) əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir.
Titan kükürd, azot, hidroflorik, oksalik və metansülfonik turşular kimi güclü turşularda korroziyaya davamlılıq baxımından mənfi cəhətlərə malikdir.Bununla belə,titanemal qabiliyyətinə və qiymətinə görə hələ də yaxşı seçimdir.
Titan substratda platin təbəqəsinin çökməsi ən yaxşı şəkildə ərimiş duzlarda yüksək temperaturlu elektroliz (HTE) ilə elektrokimyəvi üsulla həyata keçirilir.Mürəkkəb HTE prosesi dəqiq örtük təmin edir: təxminən 1%-3% platin olan kalium və natrium siyanidlərin qarışığından hazırlanmış 550°C-də ərimiş vannada qiymətli metal elektrokimyəvi yolla titan üzərində çökdürülür.Substrat arqon ilə qapalı bir sistemdə kilidlənir və duz banyosu ikiqat potadadır.1 ilə 5 A / dm2 arasında cərəyanlar 0,5 ilə 2 V arasında bir örtük gərginliyi ilə saatda 10 ilə 50 mikron izolyasiya dərəcəsini təmin edir.
HTE prosesindən istifadə edən platinləşdirilmiş anodlar sulu elektrolitlə örtülmüş anodlardan xeyli üstün olmuşdur.Platin örtüklərinin ərimiş duzdan təmizliyi ən azı 99,9% təşkil edir ki, bu da sulu məhlullardan çökdürülmüş platin təbəqələrindən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir.Minimum daxili gərginliklə əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş çeviklik, yapışma və korroziyaya davamlılıq.
Anod dizaynının optimallaşdırılmasını nəzərdən keçirərkən, ən vacibi dəstək strukturunun və anod enerji təchizatının optimallaşdırılmasıdır.Ən yaxşı həll titan təbəqə örtüyünü qızdırmaq və mis nüvəyə bükməkdir.Mis, Pb/Sn ərintilərinin müqavimətinin yalnız 9%-i qədər olan ideal keçiricidir.CuTi enerji təchizatı yalnız anod boyunca minimum enerji itkisini təmin edir, buna görə də katod qurğusunda təbəqə qalınlığının paylanması eynidir.
Digər müsbət təsir daha az istilik əmələ gəlməsidir.Soyutma tələbləri azalır və anodda platin aşınması azalır.Korroziyaya qarşı titan örtük mis nüvəni qoruyur.Genişlənmiş metalı yenidən örtərkən, yalnız çərçivəni və/və ya enerji təchizatını təmizləyin və hazırlayın.Onlar dəfələrlə təkrar istifadə edilə bilər.
Bu dizayn qaydalarına əməl etməklə siz Pt/Ti və ya Pt/Nb modellərindən sərt xrom örtük üçün “ideal anodlar” yaratmaq üçün istifadə edə bilərsiniz.Ölçü baxımından sabit modellər investisiya mərhələsində qurğuşun anodlarından daha baha başa gəlir.Bununla belə, dəyəri daha ətraflı nəzərdən keçirdikdə, platin örtüklü titan modeli sərt xrom örtüklərə maraqlı bir alternativ ola bilər.
Bu, şərti qurğuşun və platin anodlarının ümumi dəyərinin hərtərəfli və hərtərəfli təhlili ilə bağlıdır.
PbSn7-dən hazırlanmış səkkiz qurğuşun ərintisi (uzunluğu 1700 mm və diametri 40 mm) silindrik hissələrin xromlanması üçün müvafiq ölçülü Pt/Ti anodları ilə müqayisə edilmişdir.Səkkiz qurğuşun anodunun istehsalı təxminən 1400 avroya (1471 ABŞ dolları) başa gəlir ki, bu da ilk baxışdan ucuz görünür.Tələb olunan Pt/Ti anodlarının hazırlanması üçün tələb olunan investisiya daha yüksəkdir.İlkin alış qiyməti təxminən 7000 avrodur.Platin örtükləri xüsusilə bahalıdır.Bu məbləğin 45%-ni yalnız təmiz qiymətli metallar təşkil edir.2,5 µm qalınlığında platin örtük səkkiz anodun hər biri üçün 11,3 q qiymətli metal tələb edir.Bir qramı 35 avro qiymətində bu, 3160 avroya uyğun gəlir.
Qurğuşun anodları ən yaxşı seçim kimi görünsə də, bu, yaxından yoxlandıqdan sonra tez dəyişə bilər.Yalnız üç ildən sonra qurğuşun anodunun ümumi dəyəri Pt/Ti modelindən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir.Mühafizəkar hesablama nümunəsində, tipik tətbiq axınının sıxlığını 40 A/dm2 qəbul edin.Nəticədə, 168 dm2 müəyyən bir anod səthində güc axını üç il ərzində 6700 saatlıq iş zamanı 6720 amper idi.Bu, ildə 10 iş saatının təxminən 220 iş gününə uyğundur.Platin məhlulda oksidləşdikcə platin təbəqəsinin qalınlığı yavaş-yavaş azalır.Nümunədə bu, milyon amper-saata 2 qram hesab olunur.
Qurğuşun anodları ilə müqayisədə Pt/Ti-nin qiymət üstünlüyünün bir çox səbəbi var.Bundan əlavə, azaldılmış elektrik enerjisi istehlakı (qiymət 0,14 EUR/kVt/saat mənfi 14,800 kVt/il) ildə təxminən 2,000 avroya başa gəlir.Bundan əlavə, artıq qurğuşun xromat şlamının utilizasiyası üçün illik təxminən 500 avroya, eləcə də texniki xidmət və istehsalatda dayanma müddətinə görə 1000 avroya ehtiyac yoxdur – çox mühafizəkar hesablamalar.
Üç il ərzində qurğuşun anodlarının ümumi dəyəri 14 400 avro (15 130 dollar) təşkil edib.Pt/Ti anodlarının qiyməti təkrar örtük daxil olmaqla 12 020 avro təşkil edir.Baxım xərcləri və istehsalın dayandırılması (ildə gündə 1000 avro) nəzərə alınmadan belə, zərərsizlik nöqtəsi üç ildən sonra əldə edilir.Bu andan etibarən aralarındakı boşluq Pt/Ti anodunun xeyrinə daha da artır.
Bir çox sənaye yüksək temperaturlu platin örtüklü elektrolitik anodların müxtəlif üstünlüklərindən istifadə edir.İşıqlandırma, yarımkeçiricilər və dövrə lövhələri istehsalçıları, avtomobil, hidravlika, mədənçilik, su təsərrüfatı və üzgüçülük hovuzları bu örtük texnologiyalarına etibar edirlər.Davamlı xərclər və ətraf mühit mülahizələri uzunmüddətli narahatlıqlar olduğundan, əlbəttə ki, gələcəkdə daha çox proqramlar hazırlanacaq.Nəticədə qurğuşun artan yoxlama ilə üzləşə bilər.
Orijinal məqalə Almaniyanın Aalen Tətbiqi Elmlər Universitetindən Prof.Eugen G. Leuze Verlag-ın izni ilə, Bad Saulgau/Almaniya.
Əksər metal bitirmə əməliyyatlarında, hissənin səthinin yalnız müəyyən sahələrinin işlənməli olduğu maskalanma istifadə olunur.Bunun əvəzinə, müalicə tələb olunmayan və ya qarşısının alınması lazım olan səthlərdə maskalama istifadə edilə bilər.Bu məqalə tətbiqlər, texnikalar və istifadə edilən müxtəlif maskalama növləri daxil olmaqla, metal örtük maskasının bir çox aspektlərini əhatə edir.