Umicore Electroplating u Njemačkoj koristi visokotemperaturne elektrolitičke anode.U ovom procesu, platina se nanosi na osnovne materijale kao što su titan, niobijum, tantal, molibden, volfram, nerđajući čelik i legure nikla u kupelji sa rastopljenom soli na 550°C pod argonom.
Slika 2: Visokotemperaturna galvanizirana platina/titanijum anoda zadržava svoj oblik tokom dugog vremenskog perioda.
Slika 3: Pt/Ti anoda proširene mreže.Proširena metalna mreža omogućava optimalan transport elektrolita.Udaljenost između anodne i katodne komponente može se smanjiti, a gustoća struje povećati.Rezultat: bolji kvalitet za manje vremena.
Slika 4: Širina mreže na anodi proširene metalne mreže može se podesiti.Mrežica obezbeđuje povećanu cirkulaciju elektrolita i bolje uklanjanje gasova.
Olovo se pomno prati u cijelom svijetu.U SAD-u se zdravstvene vlasti i radna mjesta pridržavaju svojih upozorenja.Uprkos dugogodišnjem iskustvu kompanija koje se bave galvanizacijom u radu sa opasnim materijalima, metal se i dalje posmatra sve kritičnije.
Na primjer, svako ko koristi olovne anode u Sjedinjenim Državama mora se registrirati u EPA-ovom federalnom registru za oslobađanje toksičnih kemikalija.Ako kompanija za galvanizaciju preradi samo oko 29 kg olova godišnje, registracija je i dalje potrebna.
Stoga je potrebno tražiti alternativu u SAD-u.Ne samo da olovna anodna tvornica za tvrdo hromiranje izgleda jeftina na prvi pogled, ima i mnogo nedostataka:
Dimenzionalno stabilne anode su zanimljiva alternativa tvrdom hromiranju (vidi sliku 2) sa površinom od platine na titanijumu ili niobiju kao supstratu.
Anode obložene platinom nude mnoge prednosti u odnosu na tvrdi hrom.To uključuje sljedeće prednosti:
Za idealne rezultate prilagodite anodu dizajnu dijela koji se oblaže.To omogućava dobijanje anoda stabilnih dimenzija (ploče, cilindri, T-oblika i U-oblika), dok su olovne anode uglavnom standardne ploče ili šipke.
Pt/Ti i Pt/Nb anode nemaju zatvorene površine, već proširene metalne limove s promjenjivom veličinom mreže.Ovo dovodi do dobre distribucije energije, električna polja mogu raditi u mreži i oko nje (vidi sliku 3).
Dakle, što je manja udaljenost izmeđuanodai katoda, veća je gustina fluksa prevlake.Slojevi se mogu nanositi brže: povećava se prinos.Upotreba rešetki sa velikom efektivnom površinom može značajno poboljšati uslove separacije.
Dimenzijska stabilnost se može postići kombinacijom platine i titanijuma.Oba metala daju optimalne parametre za tvrdo hromiranje.Otpornost platine je veoma niska, samo 0,107 Ohm×mm2/m.Vrijednost olova je skoro dvostruko veća od olova (0,208 ohm×mm2/m).Titanijum ima odličnu otpornost na koroziju, ali je ta sposobnost smanjena u prisustvu halogenida.Na primjer, probojni napon titana u elektrolitima koji sadrže kloride kreće se od 10 do 15 V, ovisno o pH.Ovo je znatno više od niobijuma (35 do 50 V) i tantala (70 do 100 V).
Titanijum ima nedostatke u pogledu otpornosti na koroziju u jakim kiselinama kao što su sumporna, azotna, fluorovodonična, oksalna i metansulfonska kiselina.Kako god,titanijumje i dalje dobar izbor zbog svoje obradivosti i cijene.
Nanošenje sloja platine na titanijumsku podlogu najbolje se izvodi elektrohemijski visokotemperaturnom elektrolizom (HTE) u rastopljenim solima.Sofisticirani HTE proces osigurava precizno premazivanje: u rastopljenoj kupki na 550°C napravljenoj od mješavine kalijum i natrijum cijanida koja sadrži približno 1% do 3% platine, plemeniti metal se elektrohemijski taloži na titanijum.Podloga je zaključana u zatvoreni sistem sa argonom, a slano kupatilo je u dvostrukom lončiću.Struje od 1 do 5 A/dm2 daju brzinu izolacije od 10 do 50 mikrona na sat sa naponom prevlake od 0,5 do 2 V.
Platinizirane anode koje koriste HTE proces imaju znatno bolji učinak od anoda obloženih vodenim elektrolitom.Čistoća platinastih premaza od rastaljene soli iznosi najmanje 99,9%, što je znatno više od čistoće platinskih slojeva deponovanih iz vodenih rastvora.Značajno poboljšana duktilnost, adhezija i otpornost na koroziju uz minimalnu unutrašnju napetost.
Kada se razmatra optimizacija dizajna anode, najvažnija je optimizacija potporne strukture i napajanja anode.Najbolje rješenje je zagrijavanje i namotavanje obloge od titanijumskog lima na bakreno jezgro.Bakar je idealan provodnik sa otpornošću od samo oko 9% otpornosti Pb/Sn legura.CuTi napajanje osigurava minimalne gubitke snage samo duž anode, tako da je raspodjela debljine sloja na katodnom sklopu ista.
Još jedan pozitivan efekat je da se stvara manje toplote.Zahtjevi za hlađenje su smanjeni, a trošenje platine na anodi je smanjeno.Antikorozivni titanijumski premaz štiti bakreno jezgro.Prilikom ponovnog premazanja ekspandiranog metala, očistite i pripremite samo okvir i/ili napajanje.Mogu se više puta koristiti.
Slijedeći ove smjernice dizajna, možete koristiti modele Pt/Ti ili Pt/Nb za stvaranje “idealnih anoda” za tvrdo hromiranje.Dimenzionalno stabilni modeli koštaju više u fazi ulaganja nego olovne anode.Međutim, kada se detaljnije razmatra trošak, platinasti titanijumski model može biti zanimljiva alternativa tvrdom hromiranju.
To je zbog sveobuhvatne i temeljite analize ukupne cijene konvencionalnih olovnih i platinastih anoda.
Osam anoda od legure olova (dužine 1700 mm i prečnika 40 mm) izrađenih od PbSn7 upoređeno je sa Pt/Ti anodama odgovarajuće veličine za hromiranje cilindričnih delova.Proizvodnja osam olovnih anoda košta oko 1.400 evra (1.471 američki dolar), što na prvi pogled deluje jeftino.Investicije potrebne za razvoj potrebnih Pt/Ti anoda su mnogo veće.Početna nabavna cijena je oko 7.000 eura.Platinaste završne obrade su posebno skupe.Samo čisti plemeniti metali čine 45% ove količine.Platinasti premaz debljine 2,5 µm zahtijeva 11,3 g plemenitog metala za svaku od osam anoda.Po cijeni od 35 eura po gramu to odgovara 3160 eura.
Iako olovne anode mogu izgledati kao najbolji izbor, to se može brzo promijeniti nakon detaljnijeg pregleda.Nakon samo tri godine, ukupni trošak olovne anode je znatno veći od Pt/Ti modela.U konzervativnom primjeru proračuna, pretpostavite tipičnu gustinu fluksa aplikacije od 40 A/dm2.Kao rezultat toga, protok snage na datoj površini anode od 168 dm2 bio je 6720 ampera pri 6700 sati rada tokom tri godine.To odgovara otprilike 220 radnih dana od 10 radnih sati godišnje.Kako platina oksidira u rastvor, debljina sloja platine se polako smanjuje.U primjeru, ovo se smatra 2 grama na milion amper-sati.
Postoji mnogo razloga za prednost u cijeni Pt/Ti u odnosu na olovne anode.Osim toga, smanjena potrošnja električne energije (cijena 0,14 EUR/kWh minus 14.800 kWh/god) košta oko 2.000 EUR godišnje.Osim toga, više nema potrebe za godišnjim troškovima od oko 500 eura za odlaganje mulja olovnog hromata, kao ni 1000 eura za održavanje i zastoje u proizvodnji – vrlo konzervativni proračuni.
Ukupni trošak olovnih anoda tokom tri godine bio je 14.400 eura (15.130 dolara).Cijena Pt/Ti anoda je 12.020 eura, uključujući ponovno premazivanje.Čak i bez uzimanja u obzir troškova održavanja i zastoja proizvodnje (1000 eura dnevno godišnje), tačka rentabilnosti se postiže nakon tri godine.Od ovog trenutka, jaz između njih se još više povećava u korist Pt/Ti anode.
Mnoge industrije iskorištavaju različite prednosti elektrolitskih anoda obloženih platinom visoke temperature.Proizvođači rasvjete, poluvodiča i ploča, automobilska industrija, hidraulika, rudarstvo, vodovod i bazeni oslanjaju se na ove tehnologije premaza.Više aplikacija će sigurno biti razvijeno u budućnosti, jer su održivi troškovi i ekološka pitanja dugoročna briga.Kao rezultat toga, olovo se može suočiti s povećanom kontrolom.
Originalni članak objavljen je na njemačkom jeziku u Godišnjoj tehnologiji površina (Vol. 71, 2015.) koju je uredio prof. Timo Sörgel sa Univerziteta primijenjenih nauka Aalen, Njemačka.Ljubaznošću Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Njemačka.
U većini operacija završne obrade metala koristi se maskiranje, gdje treba obraditi samo određena područja površine dijela.Umjesto toga, maskiranje se može koristiti na površinama gdje tretman nije potreban ili ga treba izbjegavati.Ovaj članak pokriva mnoge aspekte maskiranja metalne završne obrade, uključujući aplikacije, tehnike i različite vrste maskiranja koje se koriste.