Umicore Electroplating u Njemačkoj koristi visokotemperaturne elektrolitičke anode.U ovom procesu, platina se taloži na osnovne materijale kao što su titan, niobij, tantal, molibden, volfram, nehrđajući čelik i legure nikla u kupki rastaljene soli na 550°C pod argonom.
Slika 2: Visokotemperaturna galvanizirana platina/titan anoda zadržava svoj oblik tijekom dugog vremenskog razdoblja.
Slika 3: Pt/Ti anoda s proširenom mrežom.Ekspandirana metalna mreža osigurava optimalan transport elektrolita.Udaljenost između anodne i katodne komponente može se smanjiti, a gustoća struje povećati.Rezultat: bolja kvaliteta u kraćem vremenu.
Slika 4: Širina mreže na anodi od proširene metalne mreže može se podesiti.Mreža osigurava povećanu cirkulaciju elektrolita i bolje uklanjanje plinova.
Olovo se pomno prati u cijelom svijetu.U SAD-u, zdravstvene vlasti i radna mjesta drže se svojih upozorenja.Unatoč godinama iskustva tvrtki za galvanizaciju u radu s opasnim materijalima, na metal se i dalje gleda sve kritičnije.
Na primjer, svatko tko koristi olovne anode u Sjedinjenim Državama mora se registrirati u EPA-inom saveznom registru ispuštanja toksičnih kemikalija.Ako tvrtka za galvanizaciju preradi samo oko 29 kg olova godišnje, još uvijek je potrebna registracija.
Stoga je potrebno tražiti alternativu u SAD-u.Ne samo da se postrojenje za tvrdo kromiranje olovne anode na prvi pogled čini jeftino, već ima i mnoge nedostatke:
Dimenzionalno stabilne anode zanimljiva su alternativa tvrdom kromiranju (vidi sliku 2) s površinom od platine na titanu ili niobiju kao podlozi.
Anode obložene platinom nude mnoge prednosti u odnosu na tvrdo kromiranje.To uključuje sljedeće prednosti:
Za idealne rezultate, prilagodite anodu dizajnu dijela koji treba premazati.Time je moguće dobiti anode stabilnih dimenzija (ploče, cilindri, T-oblika i U-oblika), dok su olovne anode uglavnom standardni listovi ili šipke.
Pt/Ti i Pt/Nb anode nemaju zatvorene površine, već ekspandirane metalne ploče s promjenjivom veličinom oka.To dovodi do dobre distribucije energije, električna polja mogu djelovati unutar i oko mreže (vidi sl. 3).
Stoga, što je manja udaljenost izmeđuanodai katoda, veća je gustoća toka prevlake.Slojevi se mogu nanositi brže: prinos se povećava.Korištenje rešetki s velikom efektivnom površinom može značajno poboljšati uvjete separacije.
Dimenzijska stabilnost može se postići kombinacijom platine i titana.Oba metala daju optimalne parametre za tvrdo kromiranje.Otpor platine je vrlo nizak, samo 0,107 Ohm×mm2/m.Vrijednost olova je gotovo dvostruko veća od olova (0,208 ohm×mm2/m).Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju, no ta je sposobnost smanjena u prisutnosti halogenida.Na primjer, probojni napon titana u elektrolitima koji sadrže kloride kreće se od 10 do 15 V, ovisno o pH.To je znatno više nego kod niobija (35 do 50 V) i tantala (70 do 100 V).
Titan ima nedostatke u smislu otpornosti na koroziju u jakim kiselinama kao što su sumporna, dušična, fluorovodična, oksalna i metansulfonska kiselina.Međutim,titanijumjoš uvijek je dobar izbor zbog svoje obradivosti i cijene.
Taloženje sloja platine na podlogu od titana najbolje je izvesti elektrokemijski visokotemperaturnom elektrolizom (HTE) u rastaljenim solima.Sofisticirani HTE proces osigurava precizno nanošenje premaza: u rastaljenoj kupki na 550°C napravljenoj od mješavine kalijevih i natrijevih cijanida koji sadrže približno 1% do 3% platine, plemeniti metal se elektrokemijski taloži na titan.Supstrat je zatvoren u zatvorenom sustavu s argonom, a solna kupka je u dvostrukom lončiću.Struje od 1 do 5 A/dm2 osiguravaju brzinu izolacije od 10 do 50 mikrona na sat uz napetost premaza od 0,5 do 2 V.
Platinizirane anode koje koriste HTE proces uvelike su nadmašile anode obložene vodenim elektrolitom.Čistoća platinskih prevlaka iz rastaljene soli je najmanje 99,9%, što je znatno više od one platinskih slojeva taloženih iz vodenih otopina.Značajno poboljšana duktilnost, adhezija i otpornost na koroziju uz minimalnu unutarnju napetost.
Kada se razmatra optimizacija dizajna anode, najvažnija je optimizacija potporne strukture i napajanja anode.Najbolje rješenje je zagrijavanje i namatanje sloja titanijskog lima na bakrenu jezgru.Bakar je idealan vodič s otpornošću od samo oko 9% otpornosti legura Pb/Sn.CuTi napajanje osigurava minimalne gubitke snage samo duž anode, tako da je raspodjela debljine sloja na katodnom sklopu ista.
Još jedan pozitivan učinak je da se stvara manje topline.Zahtjevi za hlađenjem su smanjeni i smanjeno je trošenje platine na anodi.Antikorozivni premaz od titana štiti bakrenu jezgru.Prilikom ponovnog premazivanja ekspandiranog metala, očistite i pripremite samo okvir i/ili napajanje.Mogu se ponovno koristiti više puta.
Slijedeći ove smjernice za dizajn, možete koristiti modele Pt/Ti ili Pt/Nb za stvaranje "idealnih anoda" za tvrdo kromiranje.Dimenzionalno stabilni modeli koštaju više u fazi ulaganja od olovnih anoda.Međutim, kada se detaljnije razmotri trošak, model od titana presvučen platinom može biti zanimljiva alternativa tvrdom kromiranju.
To je zbog opsežne i temeljite analize ukupnih troškova konvencionalnih olovnih i platinskih anoda.
Osam anoda od legure olova (1700 mm duljine i 40 mm u promjeru) izrađenih od PbSn7 uspoređeno je s Pt/Ti anodama odgovarajuće veličine za kromiranje cilindričnih dijelova.Proizvodnja osam olovnih anoda stoji oko 1400 eura (1471 američki dolar), što se na prvi pogled čini jeftino.Investicija potrebna za razvoj potrebnih Pt/Ti anoda mnogo je veća.Početna kupoprodajna cijena je oko 7000 eura.Završne obrade od platine posebno su skupe.Samo čisti plemeniti metali čine 45% ove količine.Platinum 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.
Dok se olovne anode mogu činiti kao najbolji izbor, to se može brzo promijeniti nakon detaljnijeg pregleda.Nakon samo tri godine, ukupni trošak olovne anode znatno je veći od Pt/Ti modela.U primjeru konzervativnog izračuna pretpostavite tipičnu gustoću toka primjene od 40 A/dm2.Kao rezultat toga, protok snage na danoj površini anode od 168 dm2 bio je 6720 ampera pri 6700 sati rada tijekom tri godine.To odgovara približno 220 radnih dana od 10 radnih sati godišnje.Kako platina oksidira u otopinu, debljina sloja platine polako se smanjuje.U primjeru se to smatra 2 grama na milijun amper-sati.
Postoje mnogi razlozi za cjenovnu prednost Pt/Ti nad olovnim anodama.Uz to, smanjena potrošnja električne energije (cijena 0,14 EUR/kWh minus 14.800 kWh/godina) košta oko 2.000 EUR godišnje.Osim toga, više nema potrebe za godišnjim troškom od oko 500 eura za zbrinjavanje taloga olovnog kromata, kao ni 1000 eura za održavanje i zastoje u proizvodnji – vrlo konzervativni izračuni.
Ukupni trošak olovnih anoda tijekom tri godine bio je 14.400 € (15.130 $).Trošak Pt/Ti anoda je 12.020 eura, uključujući ponovno presvlačenje.Čak i bez uzimanja u obzir troškova održavanja i zastoja u proizvodnji (1000 eura po danu godišnje), točka pokrića se postiže nakon tri godine.Od ove točke nadalje, razmak između njih se još više povećava u korist Pt/Ti anode.
Mnoge industrije iskorištavaju razne prednosti visokotemperaturnih elektrolitičkih anoda obloženih platinom.Proizvođači rasvjete, poluvodiča i tiskanih ploča, automobilska industrija, hidraulika, rudarstvo, vodovodi i bazeni oslanjaju se na ove tehnologije premaza.U budućnosti će sigurno biti razvijeno više aplikacija, budući da su održivi troškovi i ekološka pitanja dugoročna pitanja.Kao rezultat toga, olovo bi se moglo suočiti s pojačanim nadzorom.
Izvorni članak objavljen je na njemačkom u Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) koji je uredio prof. Timo Sörgel sa Sveučilišta primijenjenih znanosti Aalen, Njemačka.Ljubaznošću Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Njemačka.
U većini postupaka završne obrade metala koristi se maskiranje, gdje se trebaju 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 završnog maskiranja metala, uključujući primjene, tehnike i različite vrste maskiranja.