Umicore Electroplating i Tyskland bruger højtemperaturelektrolytiske anoder.I denne proces aflejres platin på basismaterialer såsom titanium, niobium, tantal, molybdæn, wolfram, rustfrit stål og nikkellegeringer i et smeltet saltbad ved 550°C under argon.
Figur 2: En højtemperatur galvaniseret platin/titanium anode bevarer sin form over en længere periode.
Figur 3: Udvidet mesh Pt/Ti-anode.Ekspanderet metalnet giver optimal elektrolyttransport.Afstanden mellem anode- og katodekomponenterne kan reduceres og strømtætheden øges.Resultatet: bedre kvalitet på kortere tid.
Figur 4: Bredden af ​​nettet på strækmetalnetanoden kan justeres.Nettet giver øget elektrolytcirkulation og bedre gasfjernelse.
Bly følges nøje over hele verden.I USA holder sundhedsmyndigheder og arbejdspladser sig til deres advarsler.På trods af galvaniseringsvirksomhedernes mangeårige erfaring med at håndtere farlige materialer, bliver metal fortsat set mere og mere kritisk.
For eksempel skal enhver, der bruger blyanoder i USA, registrere sig hos EPA's føderale Toxic Chemical Release Register.Hvis en galvaniseringsvirksomhed kun behandler omkring 29 kg bly om året, er registrering stadig nødvendig.
Derfor er det nødvendigt at lede efter et alternativ i USA.Ikke alene virker blyanode-hårdforkromningsanlægget billigt ved første øjekast, der er også mange ulemper:
Dimensionsstabile anoder er et interessant alternativ til hårdforkromning (se fig. 2) med en platinoverflade på titanium eller niobium som underlag.
Platinbelagte anoder giver mange fordele i forhold til hårdforkromning.Disse omfatter følgende fordele:
For ideelle resultater skal du tilpasse anoden til designet af den del, der skal coates.Dette gør det muligt at opnå anoder med stabile dimensioner (plader, cylindre, T-formede og U-formede), mens blyanoder hovedsageligt er standardplader eller stænger.
Pt/Ti og Pt/Nb anoder har ikke lukkede overflader, men derimod strækmetalplader med variabel maskestørrelse.Dette fører til en god fordeling af energi, elektriske felter kan arbejde i og omkring netværket (se fig. 3).
Derfor, jo mindre afstanden er mellemanodeog katoden, jo højere fluxtæthed af belægningen.Lag kan påføres hurtigere: udbyttet øges.Brugen af ​​gitre med et stort effektivt overfladeareal kan forbedre adskillelsesforholdene væsentligt.
Dimensionsstabilitet kan opnås ved at kombinere platin og titanium.Begge metaller giver optimale parametre til hårdforkromning.Modstandsevnen for platin er meget lav, kun 0,107 Ohm×mm2/m.Værdien af ​​bly er næsten det dobbelte af bly (0,208 ohm×mm2/m).Titanium har fremragende korrosionsbestandighed, men denne evne reduceres ved tilstedeværelse af halogenider.For eksempel varierer nedbrydningsspændingen af ​​titan i chloridholdige elektrolytter fra 10 til 15 V, afhængigt af pH.Dette er væsentligt højere end for niobium (35 til 50 V) og tantal (70 til 100 V).
Titan har ulemper med hensyn til korrosionsbestandighed i stærke syrer som svovlsyre, salpetersyre, flussyre, oxalsyre og methansulfonsyre.Imidlertid,titaniumer stadig et godt valg på grund af dets bearbejdelighed og pris.
Afsætningen af ​​et lag platin på et titaniumsubstrat udføres bedst elektrokemisk ved højtemperaturelektrolyse (HTE) i smeltede salte.Den sofistikerede HTE-proces sikrer præcis belægning: I et 550°C smeltet bad lavet af en blanding af kalium- og natriumcyanider indeholdende ca. 1 % til 3 % platin, aflejres ædelmetallet elektrokemisk på titanium.Substratet er låst i et lukket system med argon, og saltbadet er i en dobbelt digel.Strømme fra 1 til 5 A/dm2 giver en isoleringshastighed på 10 til 50 mikrometer i timen med en belægningsspænding på 0,5 til 2 V.
Platiniserede anoder, der bruger HTE-processen, har i høj grad overgået anoder belagt med vandig elektrolyt.Renheden af ​​platinbelægninger fra smeltet salt er mindst 99,9%, hvilket er væsentligt højere end platinlag aflejret fra vandige opløsninger.Betydeligt forbedret duktilitet, vedhæftning og korrosionsbestandighed med minimal indre spænding.
Når man overvejer at optimere anodedesignet, er det vigtigste optimering af støttestrukturen og anodestrømforsyningen.Den bedste løsning er at opvarme og vinde titaniumpladebelægningen på kobberkernen.Kobber er en ideel leder med en resistivitet på kun omkring 9% af den for Pb/Sn-legeringer.CuTi-strømforsyningen sikrer kun minimale strømtab langs anoden, så lagtykkelsesfordelingen på katodesamlingen er den samme.
En anden positiv effekt er, at der genereres mindre varme.Kølekravene reduceres, og platinslitage på anoden reduceres.Anti-korrosions titanium belægning beskytter kobberkernen.Ved overmaling af strækmetal, rengør og klargør kun rammen og/eller strømforsyningen.De kan genbruges mange gange.
Ved at følge disse designretningslinjer kan du bruge Pt/Ti- eller Pt/Nb-modellerne til at skabe "ideelle anoder" til hårdforkromning.Dimensionsstabile modeller koster mere på investeringsstadiet end blyanoder.Men når man overvejer omkostningerne mere detaljeret, kan en platinbelagt titaniummodel være et interessant alternativ til hårdforkromning.
Dette skyldes en omfattende og grundig analyse af de samlede omkostninger ved konventionelle bly- og platinanoder.
Otte blylegeringsanoder (1700 mm lange og 40 mm i diameter) fremstillet af PbSn7 blev sammenlignet med passende størrelse Pt/Ti-anoder til forkromning af cylindriske dele.Produktionen af ​​otte blyanoder koster omkring 1.400 euro (1.471 amerikanske dollars), hvilket ved første øjekast virker billigt.Den nødvendige investering for at udvikle de nødvendige Pt/Ti-anoder er meget højere.Den oprindelige købspris er omkring 7.000 euro.Platinfinish er særligt dyre.Kun rene ædelmetaller tegner sig for 45% af denne mængde.En 2,5 µm tyk platinbelægning kræver 11,3 g ædelmetal for hver af de otte anoder.Til en pris på 35 euro per gram svarer det til 3160 euro.
Selvom blyanoder kan virke som det bedste valg, kan dette hurtigt ændre sig ved nærmere eftersyn.Efter kun tre år er de samlede omkostninger ved en blyanode væsentligt højere end Pt/Ti-modellen.I et konservativt regneeksempel antages en typisk anvendelsesfluxtæthed på 40 A/dm2.Som et resultat heraf var strømstrømmen ved en given anodeoverflade på 168 dm2 6720 ampere ved 6700 timers drift i tre år.Det svarer til cirka 220 arbejdsdage ud af 10 arbejdstimer om året.Efterhånden som platinet oxideres til opløsning, falder tykkelsen af ​​platinlaget langsomt.I eksemplet betragtes dette som 2 gram pr. million ampere-timer.
Der er mange grunde til omkostningsfordelen ved Pt/Ti i forhold til blyanoder.Derudover koster reduceret elforbrug (pris 0,14 EUR/kWh minus 14.800 kWh/år) omkring 2.000 EUR om året.Derudover er der ikke længere behov for en årlig udgift på omkring 500 euro til bortskaffelse af blykromatslam, samt 1000 euro til vedligeholdelse og produktionsnedetid – meget konservative beregninger.
De samlede omkostninger for blyanoder over tre år var €14.400 ($15.130).Prisen for Pt/Ti-anoder er 12.020 euro, inklusive overmaling.Selv uden at tage hensyn til vedligeholdelsesomkostninger og produktionsnedetid (1000 euro pr. dag pr. år), nås break-even-punktet efter tre år.Fra dette tidspunkt øges afstanden mellem dem endnu mere til fordel for Pt/Ti-anoden.
Mange industrier drager fordel af de forskellige fordele ved højtemperatur platincoatede elektrolytiske anoder.Belysnings-, halvleder- og printkortproducenter, bilindustrien, hydraulik, minedrift, vandværker og svømmebassiner er afhængige af disse belægningsteknologier.Flere applikationer vil helt sikkert blive udviklet i fremtiden, da bæredygtige omkostninger og miljøhensyn er langsigtede bekymringer.Som følge heraf kan bly blive udsat for øget kontrol.
Den originale artikel blev publiceret på tysk i Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) redigeret af prof. Timo Sörgel fra Aalen University of Applied Sciences, Tyskland.Udlånt af Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Tyskland.
I de fleste metalefterbehandlingsoperationer anvendes maskering, hvor kun visse områder af delens overflade skal behandles.I stedet kan maskering anvendes på overflader, hvor behandling ikke er påkrævet eller bør undgås.Denne artikel dækker mange aspekter af metalfinishmaskering, herunder applikationer, teknikker og de forskellige typer af maskering, der anvendes.