જર્મનીમાં યુમિકોર ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ ઉચ્ચ તાપમાનના ઇલેક્ટ્રોલિટીક એનોડનો ઉપયોગ કરે છે.આ પ્રક્રિયામાં, પ્લેટિનમને આર્ગોન હેઠળ 550 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને પીગળેલા મીઠાના સ્નાનમાં ટાઇટેનિયમ, નિઓબિયમ, ટેન્ટેલમ, મોલિબડેનમ, ટંગસ્ટન, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને નિકલ એલોય જેવી મૂળ સામગ્રી પર જમા કરવામાં આવે છે.
આકૃતિ 2: ઊંચા તાપમાને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટેડ પ્લેટિનમ/ટાઇટેનિયમ એનોડ લાંબા સમય સુધી તેનો આકાર જાળવી રાખે છે.
આકૃતિ 3: વિસ્તૃત જાળીદાર Pt/Ti એનોડ.વિસ્તૃત મેટલ મેશ શ્રેષ્ઠ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરિવહન પ્રદાન કરે છે.એનોડ અને કેથોડ ઘટકો વચ્ચેનું અંતર ઘટાડી શકાય છે અને વર્તમાન ઘનતા વધી શકે છે.પરિણામ: ઓછા સમયમાં સારી ગુણવત્તા.
આકૃતિ 4: વિસ્તૃત મેટલ મેશ એનોડ પર મેશની પહોળાઈ એડજસ્ટ કરી શકાય છે.જાળી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરિભ્રમણ અને વધુ સારી રીતે ગેસ દૂર કરવાની સુવિધા પૂરી પાડે છે.
સમગ્ર વિશ્વમાં લીડ પર નજીકથી નજર રાખવામાં આવે છે.યુ.એસ.માં, આરોગ્ય અધિકારીઓ અને કાર્યસ્થળો તેમની ચેતવણીઓને વળગી રહ્યા છે.ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કંપનીઓના જોખમી પદાર્થો સાથે વ્યવહાર કરવાનો વર્ષોનો અનુભવ હોવા છતાં, ધાતુને વધુને વધુ વિવેચનાત્મક રીતે જોવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં લીડ એનોડનો ઉપયોગ કરતી કોઈપણ વ્યક્તિએ EPA ના ફેડરલ ટોક્સિક કેમિકલ રિલીઝ રજિસ્ટરમાં નોંધણી કરાવવી આવશ્યક છે.જો કોઈ ઈલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કંપની દર વર્ષે લગભગ 29 કિલો સીસાની પ્રક્રિયા કરે છે, તો પણ નોંધણી જરૂરી છે.
તેથી, યુએસએમાં વિકલ્પ શોધવો જરૂરી છે.લીડ એનોડ હાર્ડ ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ પ્લાન્ટ પ્રથમ નજરમાં માત્ર સસ્તો લાગતો નથી, તેના ઘણા ગેરફાયદા પણ છે:
પરિમાણીય રીતે સ્થિર એનોડ એ સબસ્ટ્રેટ તરીકે ટાઇટેનિયમ અથવા નિઓબિયમ પર પ્લેટિનમની સપાટી સાથે સખત ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ (ફિગ. 2 જુઓ) માટે એક રસપ્રદ વિકલ્પ છે.
પ્લેટિનમ કોટેડ એનોડ હાર્ડ ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ પર ઘણા ફાયદા આપે છે.આમાં નીચેના લાભો શામેલ છે:
આદર્શ પરિણામો માટે, એનોડને કોટેડ કરવાના ભાગની ડિઝાઇનમાં અનુકૂલન કરો.આનાથી સ્થિર પરિમાણો (પ્લેટ, સિલિન્ડર, ટી-આકાર અને યુ-આકારના) સાથે એનોડ મેળવવાનું શક્ય બને છે, જ્યારે લીડ એનોડ મુખ્યત્વે પ્રમાણભૂત શીટ્સ અથવા સળિયા હોય છે.
Pt/Ti અને Pt/Nb એનોડ્સમાં બંધ સપાટીઓ હોતી નથી, પરંતુ વેરિયેબલ મેશ સાઇઝ સાથે વિસ્તૃત મેટલ શીટ હોય છે.આ ઊર્જાના સારા વિતરણ તરફ દોરી જાય છે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો નેટવર્કમાં અને તેની આસપાસ કામ કરી શકે છે (ફિગ. 3 જુઓ).
તેથી, વચ્ચેનું અંતર જેટલું નાનું છેએનોડઅને કેથોડ, કોટિંગની ફ્લક્સ ઘનતા જેટલી વધારે છે.સ્તરો ઝડપથી લાગુ કરી શકાય છે: ઉપજ વધે છે.વિશાળ અસરકારક સપાટી વિસ્તાર સાથે ગ્રીડનો ઉપયોગ નોંધપાત્ર રીતે અલગ થવાની સ્થિતિમાં સુધારો કરી શકે છે.
પ્લેટિનમ અને ટાઇટેનિયમને જોડીને પરિમાણીય સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.બંને ધાતુઓ હાર્ડ ક્રોમ પ્લેટિંગ માટે શ્રેષ્ઠ પરિમાણો પ્રદાન કરે છે.પ્લેટિનમની પ્રતિરોધકતા ખૂબ ઓછી છે, માત્ર 0.107 ઓહ્મ×mm2/m.સીસાનું મૂલ્ય લીડ કરતા લગભગ બમણું છે (0.208 ઓહ્મ×એમએમ2/એમ).ટાઇટેનિયમમાં ઉત્તમ કાટ પ્રતિકાર છે, જો કે હલાઇડ્સની હાજરીમાં આ ક્ષમતા ઓછી થાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, ક્લોરાઇડ ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં ટાઇટેનિયમનું બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ pH પર આધાર રાખીને 10 થી 15 V સુધીનું હોય છે.આ નિઓબિયમ (35 થી 50 V) અને ટેન્ટેલમ (70 થી 100 V) કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.
સલ્ફ્યુરિક, નાઈટ્રિક, હાઈડ્રોફ્લોરિક, ઓક્સાલિક અને મિથેનેસલ્ફોનિક એસિડ જેવા મજબૂત એસિડમાં કાટ પ્રતિકારની દ્રષ્ટિએ ટાઇટેનિયમના ગેરફાયદા છે.જો કે,ટાઇટેનિયમતેની machinability અને કિંમત કારણે હજુ પણ સારી પસંદગી છે.
ટાઇટેનિયમ સબસ્ટ્રેટ પર પ્લેટિનમના સ્તરનું નિરાકરણ પીગળેલા ક્ષારમાં ઉચ્ચ તાપમાન ઇલેક્ટ્રોલિસિસ (HTE) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રીતે શ્રેષ્ઠ રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે.અત્યાધુનિક HTE પ્રક્રિયા ચોક્કસ કોટિંગને સુનિશ્ચિત કરે છે: લગભગ 1% થી 3% પ્લેટિનમ ધરાવતા પોટેશિયમ અને સોડિયમ સાયનાઇડ્સના મિશ્રણમાંથી બનેલા 550°C પીગળેલા સ્નાનમાં, કિંમતી ધાતુ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રીતે ટાઇટેનિયમ પર જમા થાય છે.સબસ્ટ્રેટને આર્ગોન સાથે બંધ સિસ્ટમમાં લૉક કરવામાં આવે છે, અને મીઠું સ્નાન ડબલ ક્રુસિબલમાં છે.1 થી 5 A/dm2 સુધીના પ્રવાહો 0.5 થી 2 V ના કોટિંગ ટેન્શન સાથે 10 થી 50 માઇક્રોન પ્રતિ કલાકનો ઇન્સ્યુલેશન દર પ્રદાન કરે છે.
HTE પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને પ્લેટિનાઇઝ્ડ એનોડોએ જલીય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે કોટેડ એનોડ્સને મોટા પ્રમાણમાં આઉટપરફોર્મ કર્યું છે.પીગળેલા મીઠામાંથી પ્લેટિનમ કોટિંગ્સની શુદ્ધતા ઓછામાં ઓછી 99.9% છે, જે જલીય દ્રાવણમાંથી જમા થયેલા પ્લેટિનમ સ્તરો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.ન્યૂનતમ આંતરિક તાણ સાથે નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ નમ્રતા, સંલગ્નતા અને કાટ પ્રતિકાર.
જ્યારે એનોડ ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાનું વિચારી રહ્યા હોય, ત્યારે સૌથી મહત્વપૂર્ણ એ સપોર્ટ સ્ટ્રક્ચર અને એનોડ પાવર સપ્લાયનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન છે.શ્રેષ્ઠ ઉકેલ એ છે કે કોપર કોર પર ટાઇટેનિયમ શીટ કોટિંગને ગરમ અને પવન કરો.તાંબુ એ Pb/Sn એલોયના માત્ર 9% પ્રતિકારકતા સાથે આદર્શ વાહક છે.CuTi પાવર સપ્લાય માત્ર એનોડ સાથે ન્યૂનતમ પાવર નુકસાનની ખાતરી કરે છે, તેથી કેથોડ એસેમ્બલી પર સ્તરની જાડાઈનું વિતરણ સમાન છે.
બીજી સકારાત્મક અસર એ છે કે ઓછી ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે.ઠંડકની જરૂરિયાતો ઓછી થાય છે અને એનોડ પર પ્લેટિનમ પહેરવાનું ઓછું થાય છે.વિરોધી કાટ ટાઇટેનિયમ કોટિંગ કોપર કોરનું રક્ષણ કરે છે.વિસ્તૃત ધાતુને ફરીથી કોટિંગ કરતી વખતે, ફક્ત ફ્રેમ અને/અથવા પાવર સપ્લાયને સાફ કરો અને તૈયાર કરો.તેઓ ઘણી વખત ફરીથી વાપરી શકાય છે.
આ ડિઝાઇન માર્ગદર્શિકાને અનુસરીને, તમે હાર્ડ ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ માટે "આદર્શ એનોડ" બનાવવા માટે Pt/Ti અથવા Pt/Nb મોડલ્સનો ઉપયોગ કરી શકો છો.ડાયમેન્શનલી સ્ટેબલ મોડલની કિંમત લીડ એનોડ કરતાં રોકાણના તબક્કે વધુ હોય છે.જો કે, જ્યારે વધુ વિગતમાં ખર્ચને ધ્યાનમાં લઈએ તો, પ્લેટિનમ-પ્લેટેડ ટાઇટેનિયમ મોડલ હાર્ડ ક્રોમ પ્લેટિંગનો રસપ્રદ વિકલ્પ બની શકે છે.
આ પરંપરાગત લીડ અને પ્લેટિનમ એનોડ્સની કુલ કિંમતના વ્યાપક અને સંપૂર્ણ વિશ્લેષણને કારણે છે.
PbSn7 ના બનેલા આઠ લીડ એલોય એનોડ (1700 mm લાંબા અને 40 mm વ્યાસ) ની તુલના નળાકાર ભાગોના ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ માટે યોગ્ય કદના Pt/Ti એનોડ સાથે કરવામાં આવી હતી.આઠ લીડ એનોડ્સના ઉત્પાદનની કિંમત લગભગ 1,400 યુરો (1,471 યુએસ ડોલર) છે, જે પ્રથમ નજરમાં સસ્તી લાગે છે.જરૂરી Pt/Ti એનોડ વિકસાવવા માટે જરૂરી રોકાણ ઘણું વધારે છે.પ્રારંભિક ખરીદી કિંમત લગભગ 7,000 યુરો છે.પ્લેટિનમ ફિનીશ ખાસ કરીને ખર્ચાળ હોય છે.આ રકમમાં માત્ર શુદ્ધ કિંમતી ધાતુઓનો હિસ્સો 45% છે.2.5 µm જાડા પ્લેટિનમ કોટિંગને દરેક આઠ એનોડ માટે 11.3 ગ્રામ કિંમતી ધાતુની જરૂર પડે છે.પ્રતિ ગ્રામ 35 યુરોના ભાવે, આ 3160 યુરોને અનુરૂપ છે.
જ્યારે લીડ એનોડ શ્રેષ્ઠ પસંદગી જેવા લાગે છે, ત્યારે નજીકના નિરીક્ષણ પર આ ઝડપથી બદલાઈ શકે છે.માત્ર ત્રણ વર્ષ પછી, લીડ એનોડની કુલ કિંમત Pt/Ti મોડલ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.રૂઢિચુસ્ત ગણતરીના ઉદાહરણમાં, 40 A/dm2 ની લાક્ષણિક એપ્લિકેશન ફ્લક્સ ઘનતા ધારો.પરિણામે, 168 dm2 ની આપેલ એનોડ સપાટી પર પાવર ફ્લો ત્રણ વર્ષ સુધી 6700 કલાકની કામગીરીમાં 6720 એમ્પીયર હતો.આ દર વર્ષે 10 કામકાજના કલાકોમાંથી આશરે 220 કામકાજના દિવસોને અનુરૂપ છે.જેમ જેમ પ્લેટિનમ દ્રાવણમાં ઓક્સિડાઈઝ થાય છે તેમ પ્લેટિનમ સ્તરની જાડાઈ ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે.ઉદાહરણમાં, આને 2 ગ્રામ પ્રતિ મિલિયન amp-કલાક ગણવામાં આવે છે.
લીડ એનોડ પર Pt/Ti ના ખર્ચ લાભ માટે ઘણા કારણો છે.વધુમાં, ઘટાડો વીજળીનો વપરાશ (કિંમત 0.14 EUR/kWh માઈનસ 14,800 kWh/વર્ષ) દર વર્ષે લગભગ 2,000 EUR ખર્ચ કરે છે.વધુમાં, લીડ ક્રોમેટ કાદવના નિકાલ માટે લગભગ 500 યુરોના વાર્ષિક ખર્ચની જરૂર નથી, તેમજ જાળવણી અને ઉત્પાદન ડાઉનટાઇમ માટે 1000 યુરોની જરૂર નથી - ખૂબ જ રૂઢિચુસ્ત ગણતરીઓ.
ત્રણ વર્ષમાં લીડ એનોડ્સની કુલ કિંમત €14,400 ($15,130) હતી.Pt/Ti એનોડ્સની કિંમત 12,020 યુરો છે, જેમાં રીકોટિંગનો સમાવેશ થાય છે.જાળવણી ખર્ચ અને ઉત્પાદન ડાઉનટાઇમ (દર વર્ષે 1000 યુરો પ્રતિ દિવસ) ધ્યાનમાં લીધા વિના પણ, બ્રેક-ઇવન પોઈન્ટ ત્રણ વર્ષ પછી પહોંચી જાય છે.આ બિંદુથી, તેમની વચ્ચેનું અંતર Pt/Ti એનોડની તરફેણમાં વધુ વધે છે.
ઘણા ઉદ્યોગો ઉચ્ચ તાપમાન પ્લેટિનમ કોટેડ ઇલેક્ટ્રોલિટીક એનોડ્સના વિવિધ લાભોનો લાભ લે છે.લાઇટિંગ, સેમિકન્ડક્ટર અને સર્કિટ બોર્ડ ઉત્પાદકો, ઓટોમોટિવ, હાઇડ્રોલિક્સ, ખાણકામ, વોટરવર્ક અને સ્વિમિંગ પુલ આ કોટિંગ તકનીકો પર આધાર રાખે છે.ભવિષ્યમાં વધુ એપ્લિકેશનો ચોક્કસપણે વિકસાવવામાં આવશે, કારણ કે ટકાઉ ખર્ચ અને પર્યાવરણીય વિચારણાઓ લાંબા ગાળાની ચિંતા છે.પરિણામે, લીડને વધુ તપાસનો સામનો કરવો પડી શકે છે.
મૂળ લેખ જર્મનીમાં એન્યુઅલ સરફેસ ટેક્નોલોજી (ભાગ 71, 2015) માં પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો હતો, જે જર્મનીની એલેન યુનિવર્સિટી ઓફ એપ્લાઇડ સાયન્સના પ્રો. ટિમો સોર્ગેલ દ્વારા સંપાદિત કરવામાં આવ્યો હતો.Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Germany ના સૌજન્યથી.
મોટાભાગની મેટલ ફિનિશિંગ કામગીરીમાં, માસ્કિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જ્યાં ભાગની સપાટીના અમુક ચોક્કસ વિસ્તારો પર પ્રક્રિયા કરવી જોઈએ.તેના બદલે, માસ્કિંગનો ઉપયોગ એવી સપાટી પર થઈ શકે છે જ્યાં સારવારની જરૂર નથી અથવા ટાળવી જોઈએ.આ લેખ મેટલ ફિનિશ માસ્કિંગના ઘણા પાસાઓને આવરી લે છે, જેમાં એપ્લિકેશન, તકનીકો અને ઉપયોગમાં લેવાતા વિવિધ પ્રકારના માસ્કિંગનો સમાવેશ થાય છે.