„Umicore Electroplating“ Vokietijoje naudoja aukštos temperatūros elektrolitinius anodus.Šiame procese platina nusodinama ant pagrindinių medžiagų, tokių kaip titanas, niobis, tantalas, molibdenas, volframas, nerūdijantis plienas ir nikelio lydiniai išlydytos druskos vonioje 550 °C temperatūroje argono atmosferoje.
2 pav. Aukštos temperatūros galvanizuotas platinos/titano anodas išlaiko savo formą ilgą laiką.
3 pav. Pt/Ti anodas.Išplėstas metalinis tinklelis užtikrina optimalų elektrolito transportavimą.Galima sumažinti atstumą tarp anodo ir katodo komponentų ir padidinti srovės tankį.Rezultatas: geresnė kokybė per trumpesnį laiką.
4 pav.: galima reguliuoti išplėstinio metalinio tinklelio anodo tinklelio plotį.Tinklelis padidina elektrolitų cirkuliaciją ir geresnį dujų pašalinimą.
Švinas atidžiai stebimas visame pasaulyje.JAV sveikatos priežiūros institucijos ir darbo vietos laikosi savo įspėjimų.Nepaisant ilgametės galvanizavimo įmonių patirties dirbant su pavojingomis medžiagomis, į metalą ir toliau žiūrima vis kritiškiau.
Pavyzdžiui, visi, naudojantys švino anodus Jungtinėse Valstijose, turi užsiregistruoti EPA federaliniame toksinių cheminių medžiagų išleidimo registre.Jei galvanizavimo įmonė per metus apdoroja tik apie 29 kg švino, registracija vis tiek reikalinga.
Todėl alternatyvos reikia ieškoti JAV.Švino anodo kieto chromavimo įrenginys iš pirmo žvilgsnio atrodo ne tik pigus, bet ir turi daug trūkumų:
Matmenų stabilūs anodai yra įdomi alternatyva kietajam chromavimui (žr. 2 pav.), kai pagrindas yra platininis paviršius ant titano arba niobio.
Platina padengti anodai turi daug pranašumų, palyginti su kietuoju chromavimu.Tai apima šiuos privalumus:
Norėdami pasiekti idealių rezultatų, pritaikykite anodą prie dengiamos dalies konstrukcijos.Tai leidžia gauti stabilių matmenų anodus (plokštes, cilindrus, T formos ir U formos), o švino anodai dažniausiai yra standartiniai lakštai arba strypai.
Pt/Ti ir Pt/Nb anodai neturi uždarų paviršių, o veikiau išplėstinio metalo lakštų su kintamu tinklelio dydžiu.Tai lemia gerą energijos pasiskirstymą, elektros laukai gali veikti tinkle ir aplink jį (žr. 3 pav.).
Todėl kuo mažesnis atstumas tarpanodasir katodas, tuo didesnis dangos srauto tankis.Sluoksniai gali būti dedami greičiau: padidėja derlius.Didelio efektyvaus paviršiaus ploto tinklelių naudojimas gali žymiai pagerinti atskyrimo sąlygas.
Matmenų stabilumą galima pasiekti derinant platiną ir titaną.Abu metalai užtikrina optimalius kieto chromavimo parametrus.Platinos savitoji varža labai maža, tik 0,107 Ohm×mm2/m.Švino vertė yra beveik dvigubai didesnė nei švino (0,208 omo × mm2/m).Titanas pasižymi puikiu atsparumu korozijai, tačiau šis gebėjimas sumažėja esant halogenidams.Pavyzdžiui, titano skilimo įtampa chlorido turinčiuose elektrolituose svyruoja nuo 10 iki 15 V, priklausomai nuo pH.Tai žymiai daugiau nei niobio (35–50 V) ir tantalo (70–100 V).
Titanas turi trūkumų, susijusių su atsparumu korozijai stipriose rūgštyse, tokiose kaip sieros, azoto, vandenilio fluorido, oksalo ir metansulfono rūgštys.Tačiautitanovis dar yra geras pasirinkimas dėl savo apdirbamumo ir kainos.
Platinos sluoksnį ant titano pagrindo geriausia nusodinti elektrocheminiu būdu aukštos temperatūros elektrolizės (HTE) būdu išlydytose druskose.Sudėtingas HTE procesas užtikrina tikslų padengimą: 550°C išlydytoje vonioje, pagamintoje iš kalio ir natrio cianidų mišinio, kuriame yra maždaug 1–3 % platinos, taurusis metalas elektrochemiškai nusodinamas ant titano.Substratas uždaroje sistemoje surakinamas argonu, o druskos vonia – dvigubame tiglyje.Srovės nuo 1 iki 5 A/dm2 užtikrina 10–50 mikronų per valandą izoliacijos greitį, kai dangos įtempimas yra 0,5–2 V.
Platinizuoti anodai, naudojantys HTE procesą, gerokai pranoko anodus, padengtus vandeniniu elektrolitu.Platinos dangų grynumas iš išlydytos druskos yra ne mažesnis kaip 99,9%, tai yra žymiai didesnis nei platinos sluoksnių, nusodintų iš vandeninių tirpalų.Žymiai pagerintas lankstumas, sukibimas ir atsparumas korozijai su minimalia vidine įtampa.
Svarstant anodo konstrukcijos optimizavimą, svarbiausia yra atramos konstrukcijos ir anodo maitinimo šaltinio optimizavimas.Geriausias sprendimas yra pašildyti ir apvynioti titano lakšto dangą ant varinės šerdies.Varis yra idealus laidininkas, kurio varža sudaro tik apie 9% Pb/Sn lydinių varžos.CuTi maitinimo šaltinis užtikrina minimalius galios nuostolius tik išilgai anodo, todėl sluoksnio storio pasiskirstymas ant katodo mazgo yra vienodas.
Kitas teigiamas poveikis yra tas, kad susidaro mažiau šilumos.Sumažėja aušinimo poreikis ir sumažėja anodo platinos susidėvėjimas.Antikorozinė titano danga apsaugo varinę šerdį.Perdažydami keramzitą, valykite ir paruoškite tik rėmą ir/arba maitinimo šaltinį.Jie gali būti pakartotinai naudojami daug kartų.
Laikydamiesi šių projektavimo gairių, galite naudoti Pt/Ti arba Pt/Nb modelius, kad sukurtumėte „idealius anodus“ kietajam chromavimui.Stabilių matmenų modeliai investavimo etape kainuoja daugiau nei švino anodai.Tačiau išsamiau įvertinus kainą, platina dengtas titano modelis gali būti įdomi alternatyva kietam chromavimui.
Taip yra dėl išsamios ir nuodugnios įprastų švino ir platinos anodų bendros kainos analizės.
Aštuoni švino lydinio anodai (1700 mm ilgio ir 40 mm skersmens), pagaminti iš PbSn7, buvo lyginami su tinkamo dydžio Pt/Ti anodais cilindrinių dalių chromavimui.Aštuonių švino anodų gamyba kainuoja apie 1400 eurų (1471 JAV doleris), o tai iš pirmo žvilgsnio atrodo pigu.Reikalingų Pt/Ti anodų sukūrimui reikalingos investicijos yra daug didesnės.Pradinė pirkimo kaina – apie 7000 eurų.Platinos apdaila yra ypač brangi.Tik grynieji taurieji metalai sudaro 45% šio kiekio.2,5 µm storio platinos dangai kiekvienam iš aštuonių anodų reikia 11,3 g tauriojo metalo.Kaina 35 eurai už gramą, tai atitinka 3160 eurų.
Nors švino anodai gali atrodyti kaip geriausias pasirinkimas, atidžiau apžiūrėjus, tai gali greitai pasikeisti.Jau po trejų metų bendra švino anodo kaina yra žymiai didesnė nei Pt/Ti modelio.Konservatyvaus skaičiavimo pavyzdyje tarkime, kad tipinis panaudojimo srauto tankis yra 40 A/dm2.Dėl to galios srautas tam tikrame 168 dm2 anodo paviršiuje buvo 6720 amperų esant 6700 veikimo valandų trejus metus.Tai atitinka maždaug 220 darbo dienų iš 10 darbo valandų per metus.Kai platina oksiduojasi į tirpalą, platinos sluoksnio storis lėtai mažėja.Pavyzdyje tai laikoma 2 gramais milijonui ampervalandžių.
Yra daug priežasčių, dėl kurių Pt/Ti pranašesnis už švino anodus.Be to, sumažintas elektros suvartojimas (kaina 0,14 Eur/kWh atėmus 14 800 kWh/metus) per metus kainuoja apie 2 000 Eur.Be to, nebereikia metinių apie 500 eurų išlaidų švino chromato dumblo sutvarkymui, taip pat 1000 eurų priežiūros ir gamybos prastovų – labai konservatyvūs skaičiavimai.
Bendra švino anodų kaina per trejus metus buvo 14 400 eurų (15 130 USD).Pt/Ti anodų kaina – 12 020 eurų, įskaitant perdengimą.Net ir neįvertinus priežiūros kaštų ir gamybos prastovų (1000 eurų per dieną per metus), lūžio taškas pasiekiamas po trejų metų.Nuo šio momento tarpas tarp jų dar labiau padidėja Pt/Ti anodo naudai.
Daugelis pramonės šakų naudojasi įvairiais aukštos temperatūros platina padengtų elektrolitinių anodų privalumais.Šiomis dengimo technologijomis remiasi apšvietimo, puslaidininkių ir grandinių plokščių gamintojai, automobilių, hidraulikos, kasybos, vandentiekio ir baseinų gamintojai.Ateityje tikrai bus sukurta daugiau taikomųjų programų, nes tvarios sąnaudos ir aplinkosaugos aspektai yra ilgalaikiai rūpesčiai.Dėl to švinas gali būti labiau tikrinamas.
Originalus straipsnis buvo publikuotas vokiečių kalba Annual Surface Technology (2015 m. 71 tomas), kurį redagavo prof. Timo Sörgel iš Aalen taikomųjų mokslų universiteto, Vokietija.Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau (Vokietija) sutikimu.
Daugumoje metalo apdailos operacijų naudojamas maskavimas, kai reikia apdoroti tik tam tikrus detalės paviršiaus plotus.Vietoj to, kaukę galima naudoti ant paviršių, kur nereikia arba reikėtų vengti.Šis straipsnis apima daugybę metalo apdailos maskavimo aspektų, įskaitant pritaikymą, metodus ir įvairius naudojamus maskavimo tipus.