Umicore Electroplating-ը Գերմանիայում օգտագործում է բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոլիտիկ անոդներ:Այս գործընթացում պլատինը նստում է բազային նյութերի վրա, ինչպիսիք են տիտանը, նիոբիումը, տանտալը, մոլիբդենը, վոլֆրամը, չժանգոտվող պողպատը և նիկելի համաձուլվածքները հալված աղի լոգարանում 550°C ջերմաստիճանում արգոնի տակ:
Նկար 2. Բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոլիտացված պլատինե/տիտանային անոդը երկար ժամանակ պահպանում է իր ձևը:
Նկար 3. Ընդլայնված ցանց Pt/Ti անոդ:Ընդլայնված մետաղական ցանցը ապահովում է էլեկտրոլիտների օպտիմալ տեղափոխում:Անոդի և կաթոդի բաղադրիչների միջև հեռավորությունը կարող է կրճատվել և ընթացիկ խտությունը մեծացնել:Արդյունքը՝ ավելի լավ որակ ավելի քիչ ժամանակում:
Նկար 4. ընդլայնված մետաղական ցանցի անոդի վրա ցանցի լայնությունը կարող է ճշգրտվել:Ցանցն ապահովում է էլեկտրոլիտների շրջանառության բարձրացում և գազի ավելի լավ հեռացում:
Կապարին ուշադիր հետևում են ամբողջ աշխարհում:ԱՄՆ-ում առողջապահական մարմինները և աշխատատեղերը հավատարիմ են մնում իրենց նախազգուշացումներին:Չնայած էլեկտրալվացման ընկերությունների՝ վտանգավոր նյութերի հետ աշխատելու տարիների փորձին, մետաղը շարունակում է ավելի ու ավելի քննադատաբար դիտարկվել:
Օրինակ, ԱՄՆ-ում կապարի անոդներ օգտագործող յուրաքանչյուր ոք պետք է գրանցվի EPA-ի դաշնային Թունավոր քիմիական արձակման գրանցամատյանում:Եթե ​​էլեկտրալվացման կազմակերպությունը տարեկան մշակում է ընդամենը մոտ 29 կգ կապար, ապա գրանցումը դեռևս պահանջվում է:
Ուստի անհրաժեշտ է այլընտրանք փնտրել ԱՄՆ-ում։Կապարի անոդի կոշտ քրոմապատման գործարանը ոչ միայն առաջին հայացքից էժան է թվում, այլև շատ թերություններ կան.
Չափային կայուն անոդները հետաքրքիր այլընտրանք են կոշտ քրոմապատման համար (տես նկ. 2)՝ որպես հիմք տիտանի կամ նիոբիումի վրա պլատինե մակերեսով:
Պլատինով ծածկված անոդները շատ առավելություններ ունեն կոշտ քրոմապատման նկատմամբ:Դրանք ներառում են հետևյալ առավելությունները.
Իդեալական արդյունքների համար անոդը հարմարեցրեք պատման ենթակա մասի նախագծմանը:Սա հնարավորություն է տալիս ստանալ կայուն չափսերով անոդներ (ափսեներ, բալոններ, T-աձև և U-աձև), մինչդեռ կապարի անոդները հիմնականում ստանդարտ թիթեղներ կամ ձողեր են:
Pt/Ti և Pt/Nb անոդները փակ մակերեսներ չունեն, այլ ընդլայնված մետաղական թիթեղներ՝ փոփոխական ցանցի չափսով:Սա հանգեցնում է էներգիայի լավ բաշխման, էլեկտրական դաշտերը կարող են աշխատել ցանցում և դրա շուրջը (տես նկ. 3):
Հետևաբար, որքան փոքր է միջև եղած հեռավորությունըանոդիսկ կաթոդը, այնքան բարձր է ծածկույթի հոսքի խտությունը:Շերտերը կարող են կիրառվել ավելի արագ. բերքատվությունը մեծանում է:Մեծ արդյունավետ մակերեսով ցանցերի օգտագործումը կարող է զգալիորեն բարելավել տարանջատման պայմանները:
Չափային կայունությունը կարելի է ձեռք բերել պլատինի և տիտանի համադրությամբ:Երկու մետաղներն էլ ապահովում են կոշտ քրոմապատման օպտիմալ պարամետրեր:Պլատինի դիմադրողականությունը շատ ցածր է՝ ընդամենը 0,107 Օմ×մմ2/մ։Կապարի արժեքը գրեթե երկու անգամ գերազանցում է կապարի արժեքը (0,208 ohm×mm2/m):Տիտանը գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն ունի, սակայն այդ հատկությունը նվազում է հալոգենիդների առկայության դեպքում:Օրինակ, քլորիդ պարունակող էլեկտրոլիտներում տիտանի քայքայման լարումը տատանվում է 10-ից 15 Վ՝ կախված pH-ից:Սա զգալիորեն ավելի բարձր է, քան նիոբիումը (35-ից 50 Վ) և տանտալը (70-ից 100 Վ):
Տիտանը ունի թերություններ կոռոզիոն դիմադրության առումով ուժեղ թթուներում, ինչպիսիք են ծծմբական, ազոտային, հիդրոֆտորային, օքսալային և մեթանասուլֆոնաթթուները:Այնուամենայնիվ,տիտանդեռևս լավ ընտրություն է՝ շնորհիվ իր մշակման և գնի:
Պլատինի շերտի նստեցումը տիտանի հիմքի վրա լավագույնս իրականացվում է էլեկտրաքիմիական եղանակով՝ հալած աղերում բարձր ջերմաստիճանի էլեկտրոլիզով (HTE):Բարդ HTE գործընթացը ապահովում է ճշգրիտ ծածկույթ. 550°C հալված բաղնիքում, որը պատրաստված է կալիումի և նատրիումի ցիանիդների խառնուրդից, որը պարունակում է մոտավորապես 1% -ից 3% պլատին, թանկարժեք մետաղը էլեկտրաքիմիապես նստեցվում է տիտանի վրա:Ենթաշերտը փակված է արգոնով փակ համակարգում, իսկ աղի բաղնիքը կրկնակի խառնարանում է։1-ից 5 Ա/դմ2 հոսանքները ապահովում են ժամում 10-ից 50 մկմ մեկուսացման արագություն՝ 0,5-ից 2 Վ ծածկույթի լարվածությամբ:
Պլատինացված անոդները, օգտագործելով HTE պրոցեսը, զգալիորեն գերազանցել են ջրային էլեկտրոլիտով պատված անոդները:Հալած աղից պլատինե ծածկույթների մաքրությունը առնվազն 99,9% է, ինչը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ջրային լուծույթներից նստած պլատինե շերտերի մաքրությունը:Զգալիորեն բարելավված ճկունություն, կպչունություն և կոռոզիոն դիմադրություն նվազագույն ներքին լարվածությամբ:
Անոդի դիզայնի օպտիմալացումը դիտարկելիս ամենակարևորը աջակցության կառուցվածքի և անոդային էներգիայի մատակարարման օպտիմալացումն է:Լավագույն լուծումը տիտանի թերթի ծածկույթը պղնձի միջուկի վրա տաքացնելն ու քամելն է:Պղինձը իդեալական հաղորդիչ է, որի դիմադրողականությունը կազմում է Pb/Sn համաձուլվածքների դիմադրողականության ընդամենը մոտ 9%-ը:CuTi սնուցման սարքը ապահովում է էներգիայի նվազագույն կորուստներ միայն անոդի երկայնքով, ուստի շերտի հաստության բաշխումը կաթոդի հավաքման վրա նույնն է:
Մեկ այլ դրական ազդեցություն այն է, որ ավելի քիչ ջերմություն է առաջանում:Սառեցման պահանջները կրճատվում են, իսկ անոդի վրա պլատինի մաշվածությունը՝ նվազում:Հակակոռոզիոն տիտանի ծածկույթը պաշտպանում է պղնձի միջուկը:Ընդլայնված մետաղը նորից ծածկելիս մաքրեք և պատրաստեք միայն շրջանակը և/կամ էլեկտրամատակարարումը:Դրանք կարելի է բազմիցս օգտագործել։
Դիզայնի այս ուղեցույցներին հետևելով՝ դուք կարող եք օգտագործել Pt/Ti կամ Pt/Nb մոդելները՝ կոշտ քրոմապատման համար «իդեալական անոդներ» ստեղծելու համար:Չափային կայուն մոդելներն ավելի թանկ արժեն ներդրման փուլում, քան կապարի անոդները:Այնուամենայնիվ, ծախսերը ավելի մանրամասն դիտարկելիս, պլատինե պատված տիտանի մոդելը կարող է հետաքրքիր այլընտրանք լինել կոշտ քրոմապատման համար:
Դա պայմանավորված է սովորական կապարի և պլատինե անոդների ընդհանուր արժեքի համապարփակ և մանրակրկիտ վերլուծությամբ:
PbSn7-ից պատրաստված կապարի համաձուլվածքի ութ անոդներ (1700 մմ երկարություն և 40 մմ տրամագծով) համեմատվել են համապատասխան չափի Pt/Ti անոդների հետ գլանաձև մասերի քրոմապատման համար:Ութ կապարի անոդների արտադրությունն արժե մոտ 1400 եվրո (1471 ԱՄՆ դոլար), որն առաջին հայացքից էժան է թվում։Պահանջվող Pt/Ti անոդների մշակման համար պահանջվող ներդրումները շատ ավելի մեծ են:Գնման նախնական արժեքը կազմում է մոտ 7000 եվրո։Հատկապես թանկ են պլատինե ավարտվածքները:Այս քանակի 45%-ը կազմում են միայն մաքուր թանկարժեք մետաղները։2,5 մկմ հաստությամբ պլատինե ծածկույթի համար ութ անոդներից յուրաքանչյուրի համար պահանջվում է 11,3 գ թանկարժեք մետաղ:Գրամի համար 35 եվրո գնով դա համապատասխանում է 3160 եվրոյի։
Թեև կապարի անոդները կարող են թվալ լավագույն ընտրությունը, սա կարող է արագ փոխվել ավելի սերտ ստուգմամբ:Ընդամենը երեք տարի անց կապարի անոդի ընդհանուր արժեքը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան Pt/Ti մոդելը:Պահպանողական հաշվարկի օրինակում ընդունեք կիրառման հոսքի տիպիկ խտությունը 40 A/dm2:Արդյունքում, 168 դմ2 տրված անոդի մակերևույթի վրա հոսանքի հոսքը 6720 ամպեր էր երեք տարվա ընթացքում 6700 ժամ աշխատելու դեպքում:Սա համապատասխանում է տարեկան 10 աշխատանքային ժամից մոտավորապես 220 աշխատանքային օրվան:Քանի որ պլատինը օքսիդանում է լուծույթի մեջ, պլատինե շերտի հաստությունը դանդաղորեն նվազում է:Օրինակում սա համարվում է 2 գրամ մեկ միլիոն ամպ/ժամում:
Կան բազմաթիվ պատճառներ Pt/Ti-ի արժեքային առավելության համար կապարի անոդների նկատմամբ:Բացի այդ, էլեկտրաէներգիայի կրճատված սպառումը (գինը 0,14 եվրո/կՎտժ՝ հանած 14800 կՎտժ/տարի) արժե տարեկան մոտ 2000 եվրո։Բացի այդ, այլևս կարիք չկա տարեկան մոտ 500 եվրո ծախսի՝ կապարի քրոմատի նստվածքի հեռացման համար, ինչպես նաև 1000 եվրոյի պահպանման և արտադրության ժամանակի համար՝ շատ պահպանողական հաշվարկներ:
Կապարի անոդների ընդհանուր արժեքը երեք տարվա ընթացքում կազմել է 14400 եվրո (15130 դոլար):Pt/Ti անոդների արժեքը 12020 եվրո է, ներառյալ վերապատումը։Նույնիսկ առանց հաշվի առնելու պահպանման ծախսերը և արտադրության պարապուրդը (տարեկան 1000 եվրո օրական), սահմանաչափը հասնում է երեք տարի անց:Այս պահից սկսած նրանց միջև եղած բացն ավելի է մեծանում՝ հօգուտ Pt/Ti անոդի:
Շատ արդյունաբերություններ օգտվում են բարձր ջերմաստիճանի պլատինե ծածկով էլեկտրոլիտիկ անոդների տարբեր առավելություններից:Լուսավորության, կիսահաղորդիչների և տպատախտակների, ավտոմոբիլների, հիդրոտեխնիկայի, հանքարդյունաբերության, ջրամատակարարման և լողավազանների արտադրողները հիմնվում են ծածկույթի այս տեխնոլոգիաների վրա:Ապագայում, անշուշտ, կմշակվեն ավելի շատ ծրագրեր, քանի որ կայուն ծախսերը և բնապահպանական նկատառումները երկարաժամկետ մտահոգություններ են:Արդյունքում կապարը կարող է ենթարկվել ավելի մեծ հսկողության:
Հոդվածի բնօրինակը տպագրվել է գերմաներեն Annual Surface Technology-ում (հատոր 71, 2015թ.) խմբագրված պրոֆ. Թիմո Սորգելի կողմից Գերմանիայի Կիրառական գիտությունների Ալենի համալսարանից:Հարգանքներով՝ Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Գերմանիա:
Մետաղների հարդարման աշխատանքների մեծ մասում օգտագործվում է դիմակավորում, որտեղ պետք է մշակվեն մասի մակերեսի միայն որոշակի հատվածներ:Փոխարենը, դիմակավորումը կարող է օգտագործվել այն մակերեսների վրա, որտեղ բուժումը չի պահանջվում կամ պետք է խուսափել:Այս հոդվածը ներառում է մետաղական ծածկույթի բազմաթիվ ասպեկտներ, ներառյալ կիրառությունները, տեխնիկան և օգտագործվող դիմակավորման տարբեր տեսակները: