Umicore Electroplating di Jerman menggunakan anoda elektrolitik suhu tinggi.Dalam proses ini, platina diendapkan pada bahan dasar seperti titanium, niobium, tantalum, molibdenum, tungsten, baja tahan karat, dan paduan nikel dalam penangas garam cair pada suhu 550°C di bawah argon.
Gambar 2: Anoda platina/titanium berlapis listrik suhu tinggi mempertahankan bentuknya dalam jangka waktu yang lama.
Gambar 3: Anoda Pt/Ti mesh yang diperluas.Jaring logam yang diperluas menyediakan transportasi elektrolit yang optimal.Jarak antara komponen anoda dan katoda dapat dikurangi dan rapat arus ditingkatkan.Hasilnya: kualitas lebih baik dalam waktu lebih singkat.
Gambar 4: Lebar jaring pada anoda jaring logam yang diperluas dapat disesuaikan.Jaring memberikan peningkatan sirkulasi elektrolit dan pembuangan gas yang lebih baik.
Timbal diawasi secara ketat di seluruh dunia.Di AS, otoritas kesehatan dan tempat kerja tetap berpegang teguh pada peringatan tersebut.Meskipun perusahaan pelapis listrik sudah berpengalaman bertahun-tahun dalam menangani bahan-bahan berbahaya, logam terus dipandang semakin kritis.
Misalnya, siapa pun yang menggunakan anoda timbal di Amerika Serikat harus mendaftar ke Daftar Pelepasan Bahan Kimia Beracun federal EPA.Jika perusahaan pelapisan listrik hanya memproses sekitar 29 kg timbal per tahun, registrasi tetap diperlukan.
Oleh karena itu, perlu dicari alternatif lain di AS.Pabrik pelapisan kromium keras anoda timbal tidak hanya tampak murah pada pandangan pertama, tetapi juga memiliki banyak kelemahan:
Anoda yang stabil secara dimensi adalah alternatif yang menarik untuk pelapisan kromium keras (lihat Gambar 2) dengan permukaan platinum pada titanium atau niobium sebagai substrat.
Anoda berlapis platinum menawarkan banyak keunggulan dibandingkan pelapisan kromium keras.Ini termasuk manfaat berikut:
Untuk hasil yang ideal, sesuaikan anoda dengan desain bagian yang akan dilapisi.Hal ini memungkinkan diperolehnya anoda dengan dimensi stabil (pelat, silinder, berbentuk T dan berbentuk U), sedangkan anoda timbal sebagian besar berupa lembaran atau batang standar.
Anoda Pt/Ti dan Pt/Nb tidak memiliki permukaan tertutup, melainkan lembaran logam yang diperluas dengan ukuran mata jaring yang bervariasi.Hal ini menyebabkan distribusi energi yang baik, medan listrik dapat bekerja di dalam dan sekitar jaringan (lihat Gambar 3).
Oleh karena itu, semakin kecil jarak antaraanodadan katoda, semakin tinggi kerapatan fluks lapisan.Lapisan dapat diterapkan lebih cepat: hasil meningkat.Penggunaan grid dengan luas permukaan efektif yang besar dapat meningkatkan kondisi pemisahan secara signifikan.
Stabilitas dimensi dapat dicapai dengan menggabungkan platinum dan titanium.Kedua logam tersebut memberikan parameter optimal untuk pelapisan krom keras.Resistivitas platina sangat rendah, hanya 0,107 Ohm×mm2/m.Nilai timbal hampir dua kali lipat nilai timbal (0,208 ohm×mm2/m).Titanium memiliki ketahanan terhadap korosi yang sangat baik, namun kemampuan ini berkurang dengan adanya halida.Misalnya, tegangan tembus titanium dalam elektrolit yang mengandung klorida berkisar antara 10 hingga 15 V, bergantung pada pH.Ini jauh lebih tinggi dibandingkan niobium (35 hingga 50 V) dan tantalum (70 hingga 100 V).
Titanium memiliki kelemahan dalam hal ketahanan korosi pada asam kuat seperti asam sulfat, nitrat, fluorida, oksalat, dan metanasulfonat.Namun,titaniummasih merupakan pilihan yang baik karena kemampuan mesin dan harganya.
Pengendapan lapisan platina pada substrat titanium paling baik dilakukan secara elektrokimia dengan elektrolisis suhu tinggi (HTE) dalam garam cair.Proses HTE yang canggih memastikan pelapisan yang presisi: dalam wadah cair bersuhu 550°C yang terbuat dari campuran kalium dan natrium sianida yang mengandung sekitar 1% hingga 3% platinum, logam mulia tersebut diendapkan secara elektrokimia ke titanium.Substrat dikunci dalam sistem tertutup dengan argon, dan rendaman garam berada dalam wadah ganda.Arus dari 1 hingga 5 A/dm2 memberikan tingkat isolasi 10 hingga 50 mikron per jam dengan tegangan lapisan 0,5 hingga 2 V.
Anoda platinisasi yang menggunakan proses HTE memiliki kinerja yang jauh lebih baik daripada anoda yang dilapisi dengan elektrolit berair.Kemurnian lapisan platina dari garam cair setidaknya 99,9%, yang jauh lebih tinggi dibandingkan lapisan platina yang diendapkan dari larutan air.Meningkatkan keuletan, daya rekat, dan ketahanan korosi secara signifikan dengan tegangan internal minimal.
Saat mempertimbangkan untuk mengoptimalkan desain anoda, hal yang paling penting adalah optimalisasi struktur pendukung dan catu daya anoda.Solusi terbaik adalah dengan memanaskan dan melilitkan lapisan lembaran titanium ke inti tembaga.Tembaga merupakan konduktor ideal dengan resistivitas hanya sekitar 9% dari paduan Pb/Sn.Catu daya CuTi memastikan kehilangan daya minimal hanya di sepanjang anoda, sehingga distribusi ketebalan lapisan pada rakitan katoda adalah sama.
Efek positif lainnya adalah lebih sedikit panas yang dihasilkan.Persyaratan pendinginan berkurang dan keausan platina pada anoda berkurang.Lapisan titanium anti korosi melindungi inti tembaga.Saat melapisi ulang logam yang mengembang, bersihkan dan siapkan hanya rangka dan/atau catu daya.Mereka dapat digunakan kembali berkali-kali.
Dengan mengikuti pedoman desain ini, Anda dapat menggunakan model Pt/Ti atau Pt/Nb untuk membuat “anoda ideal” untuk pelapisan kromium keras.Model yang stabil secara dimensi harganya lebih mahal pada tahap investasi dibandingkan anoda timbal.Namun, jika mempertimbangkan biaya secara lebih detail, model titanium berlapis platinum bisa menjadi alternatif menarik selain pelapisan krom keras.
Hal ini disebabkan oleh analisis yang komprehensif dan menyeluruh terhadap total biaya anoda timbal dan platinum konvensional.
Delapan anoda paduan timbal (panjang 1700 mm dan diameter 40 mm) yang terbuat dari PbSn7 dibandingkan dengan anoda Pt/Ti berukuran tepat untuk pelapisan kromium pada bagian silinder.Produksi delapan anoda timbal menelan biaya sekitar 1.400 euro (1.471 dolar AS), yang sekilas terlihat murah.Investasi yang diperlukan untuk mengembangkan anoda Pt/Ti yang dibutuhkan jauh lebih tinggi.Harga pembelian awal sekitar 7.000 euro.Hasil akhir platinum sangat mahal.Hanya logam mulia murni yang menyumbang 45% dari jumlah ini.Lapisan platina setebal 2,5 µm memerlukan 11,3 g logam mulia untuk masing-masing delapan anoda.Dengan harga 35 euro per gram, ini setara dengan 3160 euro.
Meskipun anoda timbal mungkin tampak seperti pilihan terbaik, hal ini dapat dengan cepat berubah setelah diperiksa lebih dekat.Hanya dalam waktu tiga tahun, total biaya anoda timbal jauh lebih tinggi dibandingkan model Pt/Ti.Dalam contoh perhitungan konservatif, asumsikan kerapatan fluks aplikasi tipikal sebesar 40 A/dm2.Hasilnya, aliran daya pada permukaan anoda tertentu sebesar 168 dm2 adalah 6720 ampere pada 6700 jam pengoperasian selama tiga tahun.Hal ini setara dengan sekitar 220 hari kerja dari 10 jam kerja per tahun.Saat platina teroksidasi menjadi larutan, ketebalan lapisan platina perlahan-lahan berkurang.Dalam contoh ini, dianggap 2 gram per juta amp-jam.
Ada banyak alasan keunggulan biaya Pt/Ti dibandingkan anoda timbal.Selain itu, pengurangan konsumsi listrik (harga 0,14 EUR/kWh dikurangi 14.800 kWh/tahun) memerlukan biaya sekitar 2.000 EUR per tahun.Selain itu, tidak diperlukan lagi biaya tahunan sekitar 500 euro untuk pembuangan lumpur timbal kromat, serta 1000 euro untuk pemeliharaan dan waktu henti produksi – perhitungan yang sangat konservatif.
Total biaya anoda timbal selama tiga tahun adalah €14.400 ($15.130).Biaya anoda Pt/Ti adalah 12.020 euro, termasuk pelapisan ulang.Bahkan tanpa memperhitungkan biaya pemeliharaan dan waktu henti produksi (1000 euro per hari per tahun), titik impas tercapai setelah tiga tahun.Sejak saat ini, kesenjangan di antara keduanya semakin meningkat dan mendukung anoda Pt/Ti.
Banyak industri memanfaatkan berbagai manfaat anoda elektrolitik berlapis platinum suhu tinggi.Produsen penerangan, semikonduktor dan papan sirkuit, otomotif, hidrolika, pertambangan, saluran air, dan kolam renang mengandalkan teknologi pelapisan ini.Lebih banyak aplikasi pasti akan dikembangkan di masa depan, karena pertimbangan biaya dan lingkungan yang berkelanjutan merupakan masalah jangka panjang.Akibatnya, timbal mungkin menghadapi pengawasan yang lebih ketat.
Artikel asli diterbitkan dalam bahasa Jerman di Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) diedit oleh Prof. Timo Sörgel dari Aalen University of Applied Sciences, Jerman.Atas perkenan Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Jerman.
Dalam sebagian besar operasi penyelesaian logam, masking digunakan, di mana hanya area tertentu dari permukaan bagian yang harus diproses.Sebaliknya, masker dapat digunakan pada permukaan yang tidak memerlukan perawatan atau sebaiknya dihindari.Artikel ini membahas banyak aspek pelapisan akhir logam, termasuk aplikasi, teknik, dan berbagai jenis pelapisan yang digunakan.