Германиядагы Umicore Electroplating жогорку температурадагы электролиттик аноддорду колдонот.Бул процессте платина титан, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, дат баспас болот жана никель эритмелери сыяктуу базалык материалдарга аргондун астында 550°C температурада эриген туз ваннасында жайгаштырылат.
2-сүрөт: Жогорку температурада электроплатылган платина/титан аноду узак убакыт бою өзүнүн формасын сактайт.
3-сүрөт: кеңейтилген тор Pt/Ti аноду.Кеңейтилген металл тор оптималдуу электролит ташууну камсыз кылат.Аноддун жана катоддун компоненттеринин ортосундагы аралыкты кыскартууга жана токтун тыгыздыгын жогорулатууга болот.Натыйжа: аз убакыттын ичинде жакшы сапат.
4-сүрөт: кеңейтилген металл сетка анодундагы тордун туурасын жөнгө салууга болот.Тор электролиттин айланышын жана газды жакшыраак кетирүүнү камсыз кылат.
Коргошун дүйнө жүзү боюнча кылдаттык менен байкалат.АКШда саламаттыкты сактоо органдары жана жумуш орундары эскертүүлөрүнө баш ийишүүдө.Коркунучтуу материалдар менен иштөө боюнча электропластика компанияларынын көп жылдык тажрыйбасына карабастан, металлга барган сайын сын көз караш менен кароо уланууда.
Мисалы, Америка Кошмо Штаттарында коргошун аноддорун колдонгон ар бир адам EPAнын федералдык уулуу химиялык реестринде катталышы керек.Электр каптоочу компания жылына болгону 29 кг коргошун иштетсе, каттоо дагы эле талап кылынат.
Ошондуктан, АКШда альтернатива издөө керек.Коргошун анодунун катуу хром жалатуу заводу бир караганда арзан көрүнгөнү менен бирге, көптөгөн кемчиликтери бар:
Өлчөмдүү туруктуу аноддор субстрат катары титан же ниобийдин үстүндө платина бети бар катуу хром каптоого (2-сүрөттү караңыз) кызыктуу альтернатива болуп саналат.
Платина менен капталган аноддор катуу хром жалатуудан көптөгөн артыкчылыктарды сунуштайт.Булар төмөнкү артыкчылыктарды камтыйт:
Идеалдуу натыйжаларга жетишүү үчүн анодду капталуучу бөлүктүн дизайнына ылайыкташтырыңыз.Бул стабилдүү өлчөмдөрү бар аноддорду (пластинкалар, цилиндрлер, Т жана U түрүндөгү) алууга мүмкүндүк берет, ал эми коргошун аноддору негизинен стандарттык барак же стержень болуп саналат.
Pt/Ti жана Pt/Nb аноддору жабык беттерге ээ эмес, тескерисинче, өзгөрүлмө тор өлчөмү менен кеңейтилген металл барактары.Бул энергиянын жакшы бөлүштүрүлүшүнө алып келет, электр талаалары тармакта жана анын айланасында иштей алат (3-сүрөттү караңыз).
Ошондуктан, алардын ортосундагы аралык азыраак болотаноджана катод, жабуунун агымынын тыгыздыгы ошончолук жогору болот.Катмарларды тезирээк колдонууга болот: түшүмдүүлүк жогорулайт.Чоң эффективдүү бети бар торлорду колдонуу бөлүү шарттарын бир топ жакшыртат.
Өлчөмдүү туруктуулукка платина менен титанды айкалыштыруу менен жетишүүгө болот.Эки металл тең катуу хром каптоо үчүн оптималдуу параметрлерди камсыз кылат.Платинанын каршылыгы өтө төмөн, болгону 0,107 Ом×мм2/м.Коргошундун мааниси коргошундан дээрлик эки эсе жогору (0,208 Ом×мм2/м).Титан мыкты коррозияга туруктуулугуна ээ, бирок галогениддердин катышуусунда бул жөндөм төмөндөйт.Мисалы, хлоридди камтыган электролиттердеги титандын бузулуу чыңалуусу рНга жараша 10дон 15 В чейин.Бул ниобийден (35 тен 50 В) жана танталдан (70 тен 100 В) кыйла жогору.
Титандын күкүрт, азот, гидрофтор, оксал жана метансульфон кислоталары сыяктуу күчтүү кислоталарда коррозияга туруктуулугу жагынан кемчиликтери бар.Бирок,титананын иштетүү жөндөмдүүлүгү жана баасы дагы эле жакшы тандоо болуп саналат.
Титан субстратына платина катмарын коюу эриген туздарда жогорку температурадагы электролиз (HTE) жолу менен электрохимиялык жол менен эң жакшы аткарылат.Татаал HTE процесси так каптоону камсыз кылат: болжол менен 1% дан 3%ке чейин платинаны камтыган калий жана натрий цианиддеринин аралашмасынан жасалган 550°C эриген ваннада баалуу металл титанга электрохимиялык жол менен жайгаштырылат.Субстрат аргон менен жабык системада, ал эми туз ваннасы кош тигелде турат.1ден 5 А/дм2ге чейинки ток 0,5тен 2 Вга чейинки каптоо чыңалуусу менен саатына 10дон 50 микронго чейин изоляция ылдамдыгын камсыз кылат.
HTE процессин колдонуу менен платинизацияланган аноддор суулуу электролит менен капталган аноддордон бир топ ашып кетти.Эриген туздан алынган платина жабуунун тазалыгы 99,9% кем эмес, бул суудагы эритмелерден түшкөн платина катмарларына караганда кыйла жогору.Минималдуу ички чыңалуу менен ийкемдүүлүк, адгезия жана коррозияга туруктуулук кыйла жакшырды.
Аноддун конструкциясын оптималдаштырууну карап жатканда, эң негизгиси - колдоо түзүмүн жана аноддун электр менен жабдуусун оптималдаштыруу.Эң жакшы чечим - титан баракты ысытуу жана жездин өзөгүнө ороп коюу.Жез Pb/Sn эритмелеринин өздүк каршылыгы 9% гана болгон идеалдуу өткөргүч болуп саналат.CuTi энергия менен камсыздоо анод боюнча гана минималдуу энергия жоготууларын камсыз кылат, ошондуктан катоддук монтажда катмардын калыңдыгын бөлүштүрүү бирдей.
Дагы бир оң таасири азыраак жылуулук пайда болот.Муздатуу талаптары азаят жана аноддо платинанын эскириши азаят.Коррозияга каршы титан каптоо жез өзөгүн коргойт.Кеңейтилген металлды кайра каптаганда, рамканы жана/же электр менен жабдууну гана тазалап, даярдаңыз.Аларды көп жолу колдонсо болот.
Бул дизайн көрсөтмөлөрүн аткаруу менен, сиз Pt/Ti же Pt/Nb моделдерин колдонуп, катуу хром жалатуу үчүн "идеалдуу аноддорду" түзө аласыз.Өлчөмдүү туруктуу моделдер коргошун аноддоруна караганда инвестициялоо стадиясында кымбатыраак.Бирок, баасын майда-чүйдөсүнө чейин карап чыкканда, платина менен капталган титан модели катуу хром менен капталганга кызыктуу альтернатива боло алат.
Бул кадимки коргошун жана платина аноддорунун жалпы наркын ар тараптуу жана кылдат талдоо менен шартталган.
PbSn7ден жасалган сегиз коргошун эритмесинин аноду (узундугу 1700 мм жана диаметри 40 мм) цилиндрдик тетиктерди хромдоо үчүн тиешелүү өлчөмдөгү Pt/Ti аноддору менен салыштырылган.Сегиз коргошун анодунун өндүрүшү 1400 евронун (1471 АКШ доллары) тегерегинде турат, бул бир караганда арзан көрүнөт.Керектүү Pt/Ti аноддорун иштеп чыгуу үчүн талап кылынган инвестиция алда канча жогору.Алгачкы сатып алуу баасы 7000 евронун тегерегинде.Платиналык жасалгалар өзгөчө кымбат.Бул сумманын 45% таза баалуу металлдар гана түзөт.Калыңдыгы 2,5 мкм болгон платина каптоо сегиз аноддун ар бири үчүн 11,3 г баалуу металлды талап кылат.Бир граммы 35 евро баада бул 3160 еврого туура келет.
Коргошун аноддору эң жакшы тандоо сыяктуу сезилиши мүмкүн, бирок жакыныраак текшерүүдөн кийин бул тез өзгөрүшү мүмкүн.Үч жылдан кийин гана коргошун анодунун жалпы баасы Pt/Ti моделине караганда кыйла жогору.Консервативдик эсептөө мисалында 40 А/дм2 типтүү колдонуу агымынын тыгыздыгын кабыл алыңыз.Натыйжада 168 дм2 аноддун берилген бетинде электр агымы үч жыл бою 6700 саат иштегенде 6720 ампер болгон.Бул жылына 10 жумушчу сааттын болжол менен 220 жумушчу күнүнө туура келет.Платина эритмеге кычкылданган сайын платина катмарынын калыңдыгы акырындык менен азаят.Мисалда бул миллион амп-саатка 2 грамм деп эсептелет.
Коргошун аноддоруна караганда Pt/Ti наркынын артыкчылыгынын көптөгөн себептери бар.Мындан тышкары, кыскартылган электр энергиясын керектөө (баасы 0,14 EUR/kWh минус 14800 кВт/жыл) жылына болжол менен 2000 еврону түзөт.Мындан тышкары, коргошун хроматтык шламын утилдештирүү үчүн 500 еврого жакын жылдык чыгымдын, ошондой эле техникалык тейлөө жана өндүрүштүн токтоп калуусу үчүн 1000 евронун кереги жок - абдан консервативдүү эсептөөлөр.
Үч жыл ичинде коргошун аноддорунун жалпы баасы 14 400 еврону (15 130 доллар) түзгөн.Pt/Ti аноддорунун баасы кайра каптоо менен кошо 12 020 еврону түзөт.Техникалык тейлөөгө кеткен чыгымдарды жана өндүрүштүн токтоп калышын эске албаганда да (жылына күнүнө 1000 евро), зыянсыздык чекине үч жылдан кийин жетет.Ушул учурдан тартып алардын ортосундагы ажырым Pt/Ti анодунун пайдасына ого бетер көбөйөт.
Көптөгөн тармактар ​​жогорку температурадагы платина менен капталган электролиттик аноддордун ар кандай артыкчылыктарын колдонушат.Жарыктандыруу, жарым өткөргүчтөрдү жана схемаларды өндүрүүчүлөр, автомобиль, гидравлика, тоо-кен, суу чарба жана бассейндер бул каптоо технологияларына таянышат.Көбүрөөк тиркемелер, албетте, келечекте иштелип чыгат, анткени туруктуу чыгымдар жана экологиялык маселелер узак мөөнөттүү көйгөйлөр.Натыйжада, коргошун күчөтүлгөн текшерүүгө дуушар болушу мүмкүн.
Макаланын түп нускасы немис тилинде Annual Surface Technology журналында (Vol. 71, 2015) басылып чыккан.Eugen G. Leuze Verlag, Бад Саулгау/Германия.
Көпчүлүк металлды бүтүрүү операцияларында бөлүктүн бетинин айрым жерлерин гана иштетүү керек болгон маска колдонулат.Анын ордуна, масканы дарылоо талап кылынбаган же андан качуу керек болгон беттерде колдонсо болот.Бул макалада металлды жабуунун көптөгөн аспектилери, анын ичинде колдонмолор, ыкмалар жана колдонулган маскалардын ар кандай түрлөрү камтылган.