जर्मनी में यूमिकोर इलेक्ट्रोप्लेटिंग उच्च तापमान इलेक्ट्रोलाइटिक एनोड का उपयोग करता है।इस प्रक्रिया में, प्लैटिनम को आर्गन के नीचे 550°C पर पिघले नमक स्नान में टाइटेनियम, नाइओबियम, टैंटलम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, स्टेनलेस स्टील और निकल मिश्र धातुओं जैसे आधार सामग्रियों पर जमा किया जाता है।
चित्र 2: एक उच्च तापमान इलेक्ट्रोप्लेटेड प्लैटिनम/टाइटेनियम एनोड लंबे समय तक अपना आकार बनाए रखता है।
चित्र 3: विस्तारित जाल पीटी/टीआई एनोड।विस्तारित धातु जाल इष्टतम इलेक्ट्रोलाइट परिवहन प्रदान करता है।एनोड और कैथोड घटकों के बीच की दूरी को कम किया जा सकता है और वर्तमान घनत्व बढ़ाया जा सकता है।परिणाम: कम समय में बेहतर गुणवत्ता।
चित्र 4: विस्तारित धातु जाल एनोड पर जाल की चौड़ाई को समायोजित किया जा सकता है।जाल बढ़े हुए इलेक्ट्रोलाइट परिसंचरण और बेहतर गैस निष्कासन प्रदान करता है।
दुनिया भर में लीड पर कड़ी नजर रखी जाती है।अमेरिका में, स्वास्थ्य अधिकारी और कार्यस्थल अपनी चेतावनियों पर कायम हैं।खतरनाक सामग्रियों से निपटने में इलेक्ट्रोप्लेटिंग कंपनियों के वर्षों के अनुभव के बावजूद, धातु को अधिक से अधिक आलोचनात्मक रूप से देखा जा रहा है।
उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में लेड एनोड का उपयोग करने वाले किसी भी व्यक्ति को ईपीए के संघीय विषाक्त रासायनिक रिलीज रजिस्टर के साथ पंजीकृत होना होगा।यदि कोई इलेक्ट्रोप्लेटिंग कंपनी प्रति वर्ष केवल 29 किलोग्राम सीसा संसाधित करती है, तब भी पंजीकरण आवश्यक है।
इसलिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक विकल्प की तलाश करना आवश्यक है।लेड एनोड हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग प्लांट न केवल पहली नज़र में सस्ता लगता है, बल्कि इसके कई नुकसान भी हैं:
आयामी रूप से स्थिर एनोड एक सब्सट्रेट के रूप में टाइटेनियम या नाइओबियम पर प्लैटिनम सतह के साथ हार्ड क्रोमियम चढ़ाना (चित्र 2 देखें) का एक दिलचस्प विकल्प है।
प्लैटिनम लेपित एनोड हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग की तुलना में कई लाभ प्रदान करते हैं।इनमें निम्नलिखित लाभ शामिल हैं:
आदर्श परिणामों के लिए, एनोड को लेपित किए जाने वाले भाग के डिज़ाइन के अनुसार अनुकूलित करें।इससे स्थिर आयामों (प्लेट्स, सिलेंडर, टी-आकार और यू-आकार) के साथ एनोड प्राप्त करना संभव हो जाता है, जबकि लीड एनोड मुख्य रूप से मानक शीट या रॉड होते हैं।
पीटी/टीआई और पीटी/एनबी एनोड में बंद सतहें नहीं होती हैं, बल्कि चर जाल आकार के साथ विस्तारित धातु शीट होती हैं।इससे ऊर्जा का अच्छा वितरण होता है, विद्युत क्षेत्र नेटवर्क में और उसके आसपास काम कर सकते हैं (चित्र 3 देखें)।
इसलिए, के बीच की दूरी जितनी कम होगीएनोडऔर कैथोड, कोटिंग का फ्लक्स घनत्व जितना अधिक होगा।परतें तेजी से लगाई जा सकती हैं: उपज बढ़ जाती है।बड़े प्रभावी सतह क्षेत्र वाले ग्रिड के उपयोग से पृथक्करण की स्थिति में काफी सुधार हो सकता है।
प्लैटिनम और टाइटेनियम को मिलाकर आयामी स्थिरता प्राप्त की जा सकती है।दोनों धातुएं हार्ड क्रोम प्लेटिंग के लिए इष्टतम पैरामीटर प्रदान करती हैं।प्लैटिनम की प्रतिरोधकता बहुत कम है, केवल 0.107 ओम×मिमी2/मीटर।सीसे का मूल्य सीसे से लगभग दोगुना (0.208 ohm×mm2/m) है।टाइटेनियम में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है, हालांकि हैलाइड की उपस्थिति में यह क्षमता कम हो जाती है।उदाहरण के लिए, क्लोराइड युक्त इलेक्ट्रोलाइट्स में टाइटेनियम का ब्रेकडाउन वोल्टेज पीएच के आधार पर 10 से 15 वी तक होता है।यह नाइओबियम (35 से 50 वी) और टैंटलम (70 से 100 वी) की तुलना में काफी अधिक है।
सल्फ्यूरिक, नाइट्रिक, हाइड्रोफ्लोरिक, ऑक्सालिक और मीथेनसल्फोनिक एसिड जैसे मजबूत एसिड में संक्षारण प्रतिरोध के मामले में टाइटेनियम के नुकसान हैं।तथापि,टाइटेनियमअपनी मशीनेबिलिटी और कीमत के कारण यह अभी भी एक अच्छा विकल्प है।
टाइटेनियम सब्सट्रेट पर प्लैटिनम की एक परत का जमाव पिघले हुए लवणों में उच्च तापमान इलेक्ट्रोलिसिस (एचटीई) द्वारा इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सबसे अच्छा किया जाता है।परिष्कृत एचटीई प्रक्रिया सटीक कोटिंग सुनिश्चित करती है: लगभग 1% से 3% प्लैटिनम युक्त पोटेशियम और सोडियम साइनाइड के मिश्रण से बने 550°C पिघले हुए स्नान में, कीमती धातु को विद्युत रासायनिक रूप से टाइटेनियम पर जमा किया जाता है।सब्सट्रेट आर्गन के साथ एक बंद प्रणाली में बंद है, और नमक स्नान एक डबल क्रूसिबल में है।1 से 5 ए/डीएम2 की धाराएं 0.5 से 2 वी के कोटिंग तनाव के साथ 10 से 50 माइक्रोन प्रति घंटे की इन्सुलेशन दर प्रदान करती हैं।
एचटीई प्रक्रिया का उपयोग करने वाले प्लेटिनाइज्ड एनोड ने जलीय इलेक्ट्रोलाइट के साथ लेपित एनोड से काफी बेहतर प्रदर्शन किया है।पिघले हुए नमक से प्लैटिनम कोटिंग्स की शुद्धता कम से कम 99.9% है, जो जलीय घोल से जमा प्लैटिनम परतों की तुलना में काफी अधिक है।न्यूनतम आंतरिक तनाव के साथ लचीलापन, आसंजन और संक्षारण प्रतिरोध में उल्लेखनीय सुधार हुआ।
एनोड डिज़ाइन को अनुकूलित करने पर विचार करते समय, सबसे महत्वपूर्ण समर्थन संरचना और एनोड बिजली आपूर्ति का अनुकूलन है।सबसे अच्छा समाधान तांबे के कोर पर टाइटेनियम शीट कोटिंग को गर्म करना और लपेटना है।कॉपर एक आदर्श कंडक्टर है जिसकी प्रतिरोधकता Pb/Sn मिश्र धातुओं की तुलना में केवल 9% है।CuTi बिजली आपूर्ति केवल एनोड के साथ न्यूनतम बिजली हानि सुनिश्चित करती है, इसलिए कैथोड असेंबली पर परत मोटाई वितरण समान है।
एक और सकारात्मक प्रभाव यह है कि कम गर्मी उत्पन्न होती है।शीतलन आवश्यकताएँ कम हो जाती हैं और एनोड पर प्लैटिनम घिसाव कम हो जाता है।जंग रोधी टाइटेनियम कोटिंग तांबे के कोर की सुरक्षा करती है।विस्तारित धातु को दोबारा कोटिंग करते समय, केवल फ्रेम और/या बिजली की आपूर्ति को साफ करें और तैयार करें।इन्हें कई बार दोबारा इस्तेमाल किया जा सकता है.
इन डिज़ाइन दिशानिर्देशों का पालन करके, आप हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग के लिए "आदर्श एनोड" बनाने के लिए पीटी/टीआई या पीटी/एनबी मॉडल का उपयोग कर सकते हैं।आयामी रूप से स्थिर मॉडल की लागत निवेश स्तर पर लेड एनोड की तुलना में अधिक होती है।हालाँकि, जब लागत पर अधिक विस्तार से विचार किया जाता है, तो प्लैटिनम-प्लेटेड टाइटेनियम मॉडल हार्ड क्रोम प्लेटिंग का एक दिलचस्प विकल्प हो सकता है।
यह पारंपरिक लेड और प्लैटिनम एनोड की कुल लागत के व्यापक और गहन विश्लेषण के कारण है।
PbSn7 से बने आठ लीड मिश्र धातु एनोड (1700 मिमी लंबे और 40 मिमी व्यास) की तुलना बेलनाकार भागों के क्रोमियम चढ़ाना के लिए उचित आकार के पीटी/टीआई एनोड से की गई थी।आठ लीड एनोड के उत्पादन की लागत लगभग 1,400 यूरो (1,471 अमेरिकी डॉलर) है, जो पहली नज़र में सस्ता लगता है।आवश्यक पीटी/टीआई एनोड विकसित करने के लिए आवश्यक निवेश बहुत अधिक है।प्रारंभिक खरीद मूल्य लगभग 7,000 यूरो है।प्लैटिनम फ़िनिश विशेष रूप से महंगे हैं।केवल शुद्ध कीमती धातुएँ ही इस राशि का 45% हिस्सा हैं।2.5 µm मोटी प्लैटिनम कोटिंग के लिए आठ एनोड में से प्रत्येक के लिए 11.3 ग्राम कीमती धातु की आवश्यकता होती है।35 यूरो प्रति ग्राम की कीमत पर, यह 3160 यूरो के बराबर है।
हालांकि लेड एनोड सबसे अच्छा विकल्प प्रतीत हो सकता है, लेकिन करीब से निरीक्षण करने पर यह जल्दी से बदल सकता है।केवल तीन वर्षों के बाद, लीड एनोड की कुल लागत पीटी/टीआई मॉडल की तुलना में काफी अधिक है।एक रूढ़िवादी गणना उदाहरण में, 40 ए/डीएम2 का एक विशिष्ट अनुप्रयोग प्रवाह घनत्व मान लें।परिणामस्वरूप, 168 डीएम2 की दी गई एनोड सतह पर तीन वर्षों के लिए 6700 घंटों के संचालन पर बिजली प्रवाह 6720 एम्पीयर था।यह प्रति वर्ष 10 कार्य घंटों में से लगभग 220 कार्य दिवसों के अनुरूप है।जैसे ही प्लैटिनम घोल में ऑक्सीकृत होता है, प्लैटिनम परत की मोटाई धीरे-धीरे कम हो जाती है।उदाहरण में, इसे 2 ग्राम प्रति मिलियन एम्पियर-घंटे माना जाता है।
लेड एनोड की तुलना में Pt/Ti के लागत लाभ के कई कारण हैं।इसके अलावा, कम बिजली की खपत (कीमत 0.14 EUR/kWh शून्य से 14,800 kWh/वर्ष) की लागत लगभग 2,000 EUR प्रति वर्ष है।इसके अलावा, अब सीसा क्रोमेट कीचड़ के निपटान के लिए लगभग 500 यूरो की वार्षिक लागत की आवश्यकता नहीं है, साथ ही रखरखाव और उत्पादन डाउनटाइम के लिए 1000 यूरो की भी आवश्यकता नहीं है - बहुत रूढ़िवादी गणना।
तीन वर्षों में लेड एनोड की कुल लागत €14,400 ($15,130) थी।पीटी/टीआई एनोड की लागत रीकोटिंग सहित 12,020 यूरो है।रखरखाव लागत और उत्पादन डाउनटाइम (प्रति वर्ष 1000 यूरो प्रति दिन) को ध्यान में रखे बिना भी, ब्रेक-ईवन बिंदु तीन साल के बाद पहुंच जाता है।इस बिंदु से, उनके बीच का अंतर Pt/Ti एनोड के पक्ष में और भी अधिक बढ़ जाता है।
कई उद्योग उच्च तापमान प्लैटिनम लेपित इलेक्ट्रोलाइटिक एनोड के विभिन्न लाभों का लाभ उठाते हैं।प्रकाश, अर्धचालक और सर्किट बोर्ड निर्माता, ऑटोमोटिव, हाइड्रोलिक्स, खनन, वॉटरवर्क्स और स्विमिंग पूल इन कोटिंग प्रौद्योगिकियों पर भरोसा करते हैं।भविष्य में निश्चित रूप से अधिक एप्लिकेशन विकसित किए जाएंगे, क्योंकि टिकाऊ लागत और पर्यावरणीय विचार दीर्घकालिक चिंताएं हैं।परिणामस्वरूप, लीड को अधिक जांच का सामना करना पड़ सकता है।
मूल लेख जर्मन में एनुअल सरफेस टेक्नोलॉजी (वॉल्यूम 71, 2015) में प्रकाशित हुआ था, जिसे जर्मनी के आलेन यूनिवर्सिटी ऑफ एप्लाइड साइंसेज के प्रो. टिमो सोर्गेल द्वारा संपादित किया गया था।यूजेन जी. ल्यूज़ वेरलाग, बैड सॉलगौ/जर्मनी के सौजन्य से।
अधिकांश धातु परिष्करण कार्यों में, मास्किंग का उपयोग किया जाता है, जहां भाग की सतह के केवल कुछ क्षेत्रों को संसाधित किया जाना चाहिए।इसके बजाय, मास्किंग का उपयोग उन सतहों पर किया जा सकता है जहां उपचार की आवश्यकता नहीं है या इससे बचा जाना चाहिए।यह लेख मेटल फ़िनिश मास्किंग के कई पहलुओं को शामिल करता है, जिसमें अनुप्रयोग, तकनीक और उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के मास्किंग शामिल हैं।