Alemaniako Umicore Electroplating-ek tenperatura altuko anodo elektrolitikoak erabiltzen ditu.Prozesu honetan, platinoa oinarrizko materialetan metatzen da, hala nola titanioa, niobioa, tantalioa, molibdenoa, wolframioa, altzairu herdoilgaitza eta nikel-aleazioetan, gatz urtutako bainu batean, 550 °C-tan argonpean.
2. Irudia: Tenperatura altuko platinozko/titaniozko anodo batek bere forma mantentzen du denbora luzez.
3. Irudia: Sare hedatua Pt/Ti anodoa.Metalezko sare hedatuak elektrolitoen garraio ezin hobea eskaintzen du.Anodoaren eta katodoaren osagaien arteko distantzia murriztu daiteke eta korronte-dentsitatea handitu.Emaitza: kalitate hobea denbora gutxiagoan.
4. irudia: sare metaliko hedatuaren anodoko sarearen zabalera egokitu daiteke.Sareak elektrolitoen zirkulazioa areagotzen du eta gasa hobeto kentzen du.
Beruna gertutik ikusten da mundu osoan.AEBetan, osasun agintariek eta lantokiek beren abisuei eusten diete.Galvanizazio-enpresek material arriskutsuak jorratzen dituzten urteetako esperientzia izan arren, metala gero eta modu kritikoagoan ikusten da.
Adibidez, Estatu Batuetan berunezko anodoak erabiltzen dituenak EPAren Toxic Chemical Release Erregistro federalean erregistratu behar du.Galvanizazio-enpresa batek urtean 29 kg berun inguru soilik prozesatzen baditu, erregistratzea beharrezkoa da oraindik.
Horregatik, beharrezkoa da AEBetan alternatiba bat bilatzea.Berunezko anodoaren kromo gogorraren plantak lehen begiratuan merkea dirudi ez ezik, desabantaila ugari ere baditu:
Dimentsioan egonkorrak diren anodoak kromo gogorraren alternatiba interesgarria dira (ikus 2. irudia) platinozko gainazal batekin titanioa edo niobioa substratu gisa.
Platinozko estalitako anodoek abantaila ugari eskaintzen dituzte kromo gogorraren aldean.Horien artean, honako onura hauek daude:
Emaitza ezin hobeak lortzeko, egokitu anodoa estali beharreko piezaren diseinura.Horri esker, dimentsio egonkorrak dituzten anodoak (plakak, zilindroak, T formakoak eta U formakoak) lortzen dira, berunezko anodoak, batez ere, xafla edo haga estandarrak dira.
Pt/Ti eta Pt/Nb anodoek ez dute gainazal itxirik, sare-tamaina aldakorreko xafla hedatuak baizik.Horrek energiaren banaketa ona dakar, eremu elektrikoek sarean eta inguruan lan egin dezakete (ikus 3. irudia).
Hori dela eta, zenbat eta txikiagoa izan arteko distantziaanodoaeta katodoa, estalduraren fluxu-dentsitatea handiagoa da.Geruzak azkarrago aplika daitezke: errendimendua handitzen da.Azalera eraginkor handia duten saretak erabiltzeak bereizketa-baldintzak nabarmen hobetu ditzake.
Dimentsio-egonkortasuna platinoa eta titanioa konbinatuz lor daiteke.Bi metalek parametro optimoak eskaintzen dituzte kromatu gogorrako.Platinoaren erresistentzia oso baxua da, 0,107 Ohm×mm2/m baino ez.Berunaren balioa berunaren ia bikoitza da (0,208 ohm×mm2/m).Titanioak korrosioarekiko erresistentzia bikaina du, baina gaitasun hori murrizten da halogenuroen presentzian.Adibidez, titanioaren matxura-tentsioa kloruroa duten elektrolitoetan 10 eta 15 V bitartekoa da, pH-aren arabera.Hau niobioa (35 eta 50 V) eta tantalioa (70 eta 100 V) baino nabarmen handiagoa da.
Titanioak desabantailak ditu korrosioarekiko erresistentziari dagokionez azido indartsuetan, hala nola azido sulfurikoa, nitrikoa, fluorhidrikoa, oxalikoa eta metanosulfonikoa.Hala ere,titanioaaukera ona da oraindik bere mekanizazio eta prezioagatik.
Platinozko geruza baten deposizioa titaniozko substratu batean hobekien elektrokimikoki egiten da tenperatura altuko elektrolisiaren bidez (HTE) gatz urtuetan.HTE prozesu sofistikatuak estaldura zehatza bermatzen du: gutxi gorabehera %1 eta %3 platinoa duten potasio eta sodio zianuro nahasketaz egindako 550 °C-ko bainu urtu batean, metal preziatua elektrokimikoki metatzen da titanioaren gainean.Substratua sistema itxi batean blokeatuta dago argonarekin, eta gatz-bainua arrago bikoitzean dago.1 eta 5 A/dm2 arteko korronteek orduko 10 eta 50 mikra arteko isolamendu-tasa eskaintzen dute 0,5 eta 2 V-eko estaldura-tentsioarekin.
HTE prozesua erabiliz anodo platinizatuak asko gainditu dituzte elektrolito urtsuz estalitako anodoak.Gatz urtutako platinozko estalkien purutasuna % 99,9koa da gutxienez, hau da, ur-disoluzioetatik metatutako platinozko geruzena baino nabarmen handiagoa.Harikortasuna, atxikimendua eta korrosioarekiko erresistentzia nabarmen hobetu dira barne-tentsio minimoarekin.
Anodoaren diseinua optimizatzea kontuan hartuta, garrantzitsuena euskarri-egituraren eta anodo-horniduraren optimizazioa da.Irtenbiderik onena titaniozko xafla estaldura kobrearen nukleoan berotzea eta haizea da.Kobrea eroale ideala da, Pb/Sn aleazioen %9 inguruko erresistentzia duena.CuTi elikadura-hornidurak potentzia-galera minimoak bermatzen ditu anodoan zehar bakarrik, beraz, katodoaren muntaian geruzen lodieraren banaketa berdina da.
Beste eragin positibo bat bero gutxiago sortzen dela da.Hozte-eskakizunak murrizten dira eta anodoaren platinozko higadura murrizten da.Korrosioaren aurkako titaniozko estaldurak kobrearen nukleoa babesten du.Hedatutako metala berriro estaltzen duzunean, garbitu eta prestatu markoa eta/edo elikadura iturria soilik.Askotan berrerabili daitezke.
Diseinu-jarraibide hauek jarraituz, Pt/Ti edo Pt/Nb ereduak erabil ditzakezu kromo gogorrak egiteko "anodo idealak" sortzeko.Dimentsio egonkorrak diren modeloek inbertsioaren fasean berunezko anodoek baino gehiago kostatzen dute.Hala ere, kostua xehetasun gehiago kontuan hartuta, platinoz estalitako titaniozko modelo bat kromo gogorraren alternatiba interesgarria izan daiteke.
Berun eta platinozko anodo konbentzionalen kostu osoaren analisi integral eta sakon baten ondorioz gertatzen da.
PbSn7z egindako berunezko aleazioko zortzi anodo (1700 mm-ko luzera eta 40 mm-ko diametroa) zati zilindrikoen kromoa egiteko tamaina egokia duten Pt/Ti anodoekin alderatu ziren.Berunezko zortzi anodo ekoizteak 1.400 euro inguru (1.471 dolar AEB) balio du, eta horrek lehen begiratuan merkea dirudi.Beharrezko Pt/Ti anodoak garatzeko beharrezkoa den inbertsioa askoz handiagoa da.Hasierako erosketa prezioa 7.000 euro ingurukoa da.Platinozko akaberak bereziki garestiak dira.Metal preziatu hutsak soilik dira kopuru horren %45.2,5 µm-ko platinozko estaldura batek 11,3 g metal preziatu behar ditu zortzi anodo bakoitzeko.35 euro gramoko prezioan 3160 eurori dagokio.
Berunezko anodoak aukerarik onena dirudien arren, hori azkar alda daiteke ikuskapen zehatzago batean.Hiru urte bakarrik igaro ondoren, berunezko anodo baten kostu osoa Pt/Ti eredua baino nabarmen handiagoa da.Kalkulu-adibide kontserbadore batean, suposatu 40 A/dm2-ko aplikazio-fluxu-dentsitate tipikoa.Ondorioz, 168 dm2-ko anodo-azalera jakin batean potentzia-fluxua 6720 amperekoa izan zen 6700 orduko funtzionamenduan hiru urtez.Urteko 10 lanorduetatik 220 lanegun gutxi gorabehera.Platinoa disoluzioan oxidatzen den heinean, platino geruzaren lodiera gutxitzen doa poliki-poliki.Adibidean, hau 2 gramo hartzen da milioi amp-orduko.
Arrazoi asko daude Pt/Ti-k berunezko anodoen aldean kostu abantailak izateko.Horrez gain, elektrizitate-kontsumo murriztuak (0,14 euro/kWh prezioa ken 14.800 kWh/urtean) urtean 2.000 euro inguru balio du.Gainera, jada ez da beharrezkoa urteko 500 euro inguruko kostua berun-kromato-lohiak deuseztatzeko, baita 1000 euro ere mantentze-lanetarako eta ekoizpen-denboretarako –kalkulu oso kontserbadoreak–.
Berunezko anodoen kostu osoa hiru urtean 14.400 eurokoa izan zen (15.130 $).Pt/Ti anodoen kostua 12.020 eurokoa da, berriro estaldura barne.Mantentze-kostuak eta produkzioaren geldialdi-denbora kontuan hartu gabe ere (1000 euro urteko egunean), hiru urteren buruan iristen da etegunera.Une honetatik aurrera, haien arteko aldea are gehiago handitzen da Pt/Ti anodoaren mesedetan.
Industria askok tenperatura altuko platinoz estalitako anodo elektrolitikoen hainbat onura aprobetxatzen dituzte.Argiztapen, erdieroale eta zirkuitu plaken fabrikatzaileek, automobilgintza, hidrauliko, meatzaritza, ur-lanak eta igerilekuek estaldura-teknologia hauetan oinarritzen dute.Zalantzarik gabe, etorkizunean aplikazio gehiago garatuko dira, kostu iraunkorrak eta ingurumen kontuak epe luzerako kezkak baitira.Ondorioz, berunak kontrol handiagoa jasan dezake.
Jatorrizko artikulua alemanez argitaratu zen Annual Surface Technology (71. liburukia, 2015) Aaleneko Zientzia Aplikatuetako Unibertsitateko (Alemania) Timo Sörgel irakasleak editatutakoa.Eugen G. Leuze Verlag-en eskutik, Bad Saulgau/Alemania.
Metalezko akabera-eragiketa gehienetan, maskaraketa erabiltzen da, non piezaren gainazaleko eremu batzuk soilik prozesatu behar diren.Horren ordez, tratamendua beharrezkoa ez den edo saihestu behar den gainazaletan erabil daiteke maskaratzea.Artikulu honek akabera metalikoen maskaratzearen alderdi asko biltzen ditu, besteak beste, aplikazioak, teknikak eta erabiltzen diren maskaratze mota desberdinak.