Umicore Electroplating у Германіі выкарыстоўвае высокатэмпературныя электралітычныя аноды.У гэтым працэсе плаціна наносіцца на асноўныя матэрыялы, такія як тытан, ніобій, тантал, малібдэн, вальфрам, нержавеючая сталь і нікелевыя сплавы ў ванне з расплаўленай соллю пры 550°C пад аргонам.
Малюнак 2: Плацінавы/тытанавы анод з высокатэмпературным гальванічным пакрыццём захоўвае сваю форму на працягу доўгага перыяду часу.
Малюнак 3: Расшыраная сетка Pt/Ti анод.Пашыраная металічная сетка забяспечвае аптымальны транспарт электраліта.Адлегласць паміж анодным і катодным кампанентамі можна паменшыць і павялічыць шчыльнасць току.Вынік: лепшая якасць за меншы час.
Малюнак 4: Шырыню сеткі на анодзе з пашыральнай металічнай сеткі можна рэгуляваць.Сетка забяспечвае павышаную цыркуляцыю электраліта і лепшае выдаленне газаў.
За свінцом пільна сочаць ва ўсім свеце.У ЗША органы аховы здароўя і працоўныя месцы прытрымліваюцца сваіх папярэджанняў.Нягледзячы на ​​шматгадовы вопыт гальванічных кампаній у працы з небяспечнымі матэрыяламі, метал працягвае разглядацца ўсё больш і больш крытычна.
Напрыклад, кожны, хто выкарыстоўвае свінцовыя аноды ў Злучаных Штатах, павінен зарэгістравацца ў федэральным рэестры выкідаў таксічных хімічных рэчываў EPA.Калі гальванічнае прадпрыемства перапрацоўвае толькі каля 29 кг свінцу ў год, рэгістрацыя ўсё роўна патрабуецца.
Таму трэба шукаць альтэрнатыву ў ЗША.Завод па вытворчасці цвёрдага храміравання свінцовага анода на першы погляд не толькі здаецца танным, але і мае шмат недахопаў:
Стабільныя па памерах аноды - цікавая альтэрнатыва цвёрдаму храмаванню (гл. мал. 2) з плацінавай паверхняй на тытане або ніёбіі ў якасці падкладкі.
Аноды з плацінавым пакрыццём маюць шмат пераваг перад цвёрдым храмаваннем.Яны ўключаюць у сябе наступныя перавагі:
Для дасягнення ідэальных вынікаў адаптуйце анод да канструкцыі дэталі, на якую трэба нанесці пакрыццё.Гэта дае магчымасць атрымліваць аноды стабільных памераў (пласціны, цыліндры, Т-вобразныя і П-вобразныя), у той час як свінцовыя аноды - гэта ў асноўным стандартныя лісты або стрыжні.
Pt/Ti і Pt/Nb аноды не маюць замкнёных паверхняў, а пашыраныя металічныя лісты з пераменным памерам вочак.Гэта прыводзіць да добрага размеркавання энергіі, электрычныя палі могуць працаваць у сетцы і вакол яе (гл. мал. 3).
Такім чынам, чым менш адлегласць паміжаноді катод, тым вышэй шчыльнасць патоку пакрыцця.Адводкі можна наносіць хутчэй: ураджайнасць павялічваецца.Выкарыстанне рашотак з вялікай эфектыўнай паверхняй можа значна палепшыць умовы падзелу.
Стабільнасць памераў можа быць дасягнута шляхам спалучэння плаціны і тытана.Абодва металу забяспечваюць аптымальныя параметры для цвёрдага храмавання.Удзельнае супраціўленне плаціны вельмі нізкае, усяго 0,107 Ом×мм2/м.Значэнне свінцу амаль удвая большае, чым свінец (0,208 Ом×мм2/м).Тытан валодае выдатнай устойлівасцю да карозіі, аднак гэтая здольнасць зніжаецца ў прысутнасці галагенідаў.Напрыклад, напружанне прабоя тытана ў хларыдзмяшчальных электралітах вагаецца ад 10 да 15 У ў залежнасці ад рн.Гэта значна вышэй, чым у ніобію (ад 35 да 50 В) і танталу (ад 70 да 100 В).
Тытан мае недахопы з пункту гледжання ўстойлівасці да карозіі ў моцных кіслотах, такіх як серная, азотная, плавікавая, шчаўевая і метансульфоновая кіслаты.аднак,тытанпа-ранейшаму з'яўляецца добрым выбарам дзякуючы сваёй апрацоўцы і цане.
Нанясенне пласта плаціны на тытанавую падкладку лепш за ўсё праводзіць электрахімічным шляхам высокатэмпературнага электролізу (ВТЭ) у расплаўленых солях.Складаны працэс HTE забяспечвае дакладнае нанясенне пакрыцця: у расплаўленай ванне пры тэмпературы 550 °C, вырабленай з сумесі цыянідаў калію і натрыю, якая змяшчае прыблізна ад 1% да 3% плаціны, каштоўны метал электрахімічна асаджваецца на тытан.Падкладка знаходзіцца ў замкнёнай сістэме з аргонам, а саляная ванна знаходзіцца ў падвойным тыглі.Токі ад 1 да 5 А/дм2 забяспечваюць хуткасць ізаляцыі ад 10 да 50 мікрон у гадзіну пры нацяжэнні пакрыцця ад 0,5 да 2 В.
Плацінаваныя аноды з выкарыстаннем працэсу HTE значна перасягнулі аноды, пакрытыя водным электралітам.Чысціня плацінавых пакрыццяў з расплаўленай солі складае не менш за 99,9%, што значна вышэй, чым у слаёў плаціны, нанесеных з водных раствораў.Значна палепшаная пластычнасць, адгезія і ўстойлівасць да карозіі з мінімальным унутраным нацяжэннем.
Пры разглядзе пытання аб аптымізацыі канструкцыі анода найбольш важным з'яўляецца аптымізацыя апорнай канструкцыі і крыніцы харчавання анода.Лепшае рашэнне - нагрэць і наматаць пакрыццё тытанавага ліста на медны стрыжань.Медзь з'яўляецца ідэальным правадніком з удзельным супраціўленнем толькі каля 9% ад супраціўлення сплаваў Pb/Sn.Блок харчавання CuTi забяспечвае мінімальныя страты магутнасці толькі ўздоўж анода, таму размеркаванне таўшчыні пласта на катодным вузле аднолькавае.
Яшчэ адным станоўчым эфектам з'яўляецца тое, што вылучаецца менш цяпла.Патрабаванні да астуджэння зніжаюцца, а знос плаціны на анодзе зніжаецца.Антыкаразійнае тытанавае пакрыццё абараняе медны стрыжань.Пры нанясенні паўторнага пакрыцця з керамзітавага металу ачысціце і падрыхтуйце толькі раму і/або блок харчавання.Іх можна выкарыстоўваць шмат разоў.
Прытрымліваючыся гэтых рэкамендацый па распрацоўцы, вы можаце выкарыстоўваць мадэлі Pt/Ti або Pt/Nb для стварэння «ідэальных анодаў» для цвёрдага храмавання.Мадэлі са стабільнымі памерамі каштуюць даражэй на этапе інвестыцый, чым свінцовыя аноды.Аднак калі разглядаць кошт больш дэталёва, цікавай альтэрнатывай цвёрдаму храмавання можа стаць мадэль з тытана з плацінавым пакрыццём.
Гэта звязана з комплексным і дбайным аналізам агульнай кошту звычайных свінцовых і плацінавых анодаў.
Восем анодаў са свінцовага сплаву (даўжынёй 1700 мм і дыяметрам 40 мм), зробленых з PbSn7, параўноўвалі з анодамі Pt/Ti адпаведнага памеру для храмавання цыліндрычных частак.Вытворчасць васьмі свінцовых анодаў каштуе каля 1400 еўра (1471 долар ЗША), што на першы погляд здаецца танным.Інвестыцыі, неабходныя для распрацоўкі неабходных анодаў Pt/Ti, значна вышэйшыя.Першапачатковы кошт пакупкі - каля 7000 еўра.Плацінавыя пласціны асабліва дарагія.Толькі чыстыя каштоўныя металы складаюць 45% гэтай колькасці.Для плацінавага пакрыцця таўшчынёй 2,5 мкм патрабуецца 11,3 г каштоўнага металу на кожны з васьмі анодаў.Пры цане 35 еўра за грам гэта адпавядае 3160 еўра.
Хоць свінцовыя аноды могуць здацца лепшым выбарам, гэта можа хутка змяніцца пры бліжэйшым разглядзе.Ужо праз тры гады агульны кошт свінцовага анода значна вышэй, чым у мадэлі Pt/Ti.У кансерватыўным прыкладзе разлікаў выкажам здагадку, што тыповая шчыльнасць патоку прымянення складае 40 А/дм2.У выніку расход магутнасці на зададзенай паверхні анода 168 дм2 склаў 6720 ампер пры 6700 гадзінах працы на працягу трох гадоў.Гэта адпавядае прыкладна 220 працоўным дням з 10 працоўных гадзін у год.Калі плаціна акісляецца ў раствор, таўшчыня плацінавага пласта павольна памяншаецца.У прыкладзе гэта лічыцца 2 грамамі на мільён ампер-гадзін.
Ёсць шмат прычын перавагі кошту Pt/Ti перад свінцовымі анодамі.Акрамя таго, паменшанае спажыванне электраэнергіі (цана 0,14 еўра/кВт·гадз мінус 14 800 кВт·г/год) каштуе каля 2000 еўра ў год.Акрамя таго, больш няма неабходнасці ў штогадовых выдатках каля 500 еўра на ўтылізацыю шламу храмату свінцу, а таксама ў 1000 еўра на тэхнічнае абслугоўванне і прастой вытворчасці - вельмі кансерватыўныя разлікі.
Агульны кошт свінцовых анодаў за тры гады склаў 14 400 еўра (15 130 долараў).Кошт Pt/Ti анодаў складае 12 020 еўра, уключаючы перакрыцце.Нават без уліку выдаткаў на абслугоўванне і прастою вытворчасці (1000 еўра ў дзень у год), кропка бясстратнасці дасягаецца праз тры гады.З гэтага моманту зазор паміж імі яшчэ больш павялічваецца на карысць анода Pt/Ti.
Многія галіны прамысловасці выкарыстоўваюць розныя перавагі высокатэмпературных электралітычных анодаў з плацінавым пакрыццём.Вытворцы асвятлення, паўправаднікоў і друкаваных поплаткаў, аўтамабільная прамысловасць, гідраўліка, горназдабыўная прамысловасць, гідратэхнічныя збудаванні і басейны разлічваюць на гэтыя тэхналогіі пакрыццяў.Безумоўна, у будучыні будзе распрацавана больш прыкладанняў, паколькі ўстойлівы кошт і экалагічныя меркаванні - гэта доўгатэрміновыя праблемы.У выніку свінец можа сутыкнуцца з большай пільнай увагай.
Арыгінальны артыкул быў апублікаваны на нямецкай мове ў Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) пад рэдакцыяй прафесара Ціма Сёргеля з Універсітэта прыкладных навук Алена, Германія.Прадастаўлена Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Германія.
У большасці аперацый па аздабленні металаў выкарыстоўваецца маскіроўка, пры якой апрацоўваюцца толькі асобныя ўчасткі паверхні дэталі.Замест гэтага маскіроўку можна выкарыстоўваць на паверхнях, дзе апрацоўка не патрабуецца або яе варта пазбягаць.Гэты артыкул ахоплівае многія аспекты маскіроўкі металічнай аздаблення, уключаючы прымяненне, метады і розныя тыпы маскіроўкі.