Umicore галванизација во Германија користи високотемпературни електролитски аноди.Во овој процес, платината се депонира на основни материјали како што се титаниум, ниобиум, тантал, молибден, волфрам, нерѓосувачки челик и легури на никел во бања со стопена сол на 550°C под аргон.
Слика 2: Платина/титаниумска анода обложена со висока температура ја задржува својата форма во текот на долг временски период.
Слика 3: Проширена мрежа Pt/Ti анода.Проширената метална мрежа обезбедува оптимален транспорт на електролити.Растојанието помеѓу компонентите на анодата и катодата може да се намали и да се зголеми густината на струјата.Резултат: подобар квалитет за помалку време.
Слика 4: Ширината на мрежата на проширената метална мрежна анода може да се прилагоди.Мрежата обезбедува зголемена циркулација на електролит и подобро отстранување на гасот.
Оловото внимателно се следи низ целиот свет.Во САД, здравствените власти и работните места се држат до нивните предупредувања.И покрај долгогодишното искуство на компаниите за галванизација во справувањето со опасни материјали, металот продолжува да се гледа сè покритички.
На пример, секој што користи оловни аноди во Соединетите Држави мора да се регистрира во федералниот регистар за ослободување на токсични хемикалии на EPA.Ако една компанија за галванизација обработува само околу 29 kg олово годишно, сè уште е потребна регистрација.
Затоа, неопходно е да се бара алтернатива во САД.Не само што оловната анодна тврда хромирана постројка изгледа евтина на прв поглед, има и многу недостатоци:
Димензионално стабилните аноди се интересна алтернатива на тврдото хромирање (види слика 2) со платина површина на титаниум или ниобиум како подлога.
Анодите обложени со платина нудат многу предности во однос на тврдото хромирање.Тие ги вклучуваат следните придобивки:
За идеални резултати, приспособете ја анодата на дизајнот на делот што треба да се обложи.Ова овозможува да се добијат аноди со стабилни димензии (плочи, цилиндри, Т-облик и U-облик), додека оловните аноди се главно стандардни листови или прачки.
Анодите Pt/Ti и Pt/Nb немаат затворени површини, туку раширени метални листови со променлива големина на мрежа.Ова води до добра дистрибуција на енергија, електричните полиња можат да работат во и околу мрежата (види Сл. 3).
Затоа, колку е помало растојанието помеѓуаноднаи катодата, толку е поголема густината на флуксот на облогата.Слоевите може да се нанесат побрзо: приносот се зголемува.Употребата на решетки со голема ефективна површина може значително да ги подобри условите за одвојување.
Стабилноста на димензиите може да се постигне со комбинирање на платина и титаниум.Двата метали обезбедуваат оптимални параметри за тврдо хромирање.Отпорноста на платината е многу мала, само 0,107 Ohm×mm2/m.Вредноста на оловото е речиси двојно поголема од онаа на оловото (0,208 оми×mm2/m).Титаниумот има одлична отпорност на корозија, но оваа способност се намалува во присуство на халиди.На пример, напонот на распаѓање на титаниум во електролитите што содржат хлорид се движи од 10 до 15 V, во зависност од pH вредноста.Ова е значително повисока од онаа на ниобиум (35 до 50 V) и тантал (70 до 100 V).
Титаниумот има недостатоци во однос на отпорноста на корозија во силни киселини како што се сулфурна, азотна, флуороводородна, оксална и метансулфонска киселина.Сепак,титаниумсè уште е добар избор поради неговата машинска способност и цена.
Таложењето на слој од платина на титаниумска подлога најдобро се врши електрохемиски со електролиза на висока температура (HTE) во стопени соли.Софистицираниот процес HTE обезбедува прецизно обложување: во стопена бања на 550°C направена од мешавина на калиум и натриум цијаниди кои содржат приближно 1% до 3% платина, благородниот метал електрохемиски се депонира на титаниум.Подлогата е заклучена во затворен систем со аргон, а солената бања е во двоен сад.Струите од 1 до 5 A/dm2 обезбедуваат стапка на изолација од 10 до 50 микрони на час со затегнување на облогата од 0,5 до 2 V.
Платинизираните аноди со користење на процесот HTE имаат значително подобри перформанси на анодите обложени со воден електролит.Чистотата на платинските облоги од стопена сол е најмалку 99,9%, што е значително повисока од онаа на платинските слоеви депонирани од водени раствори.Значително подобрена еластичност, адхезија и отпорност на корозија со минимална внатрешна напнатост.
Кога се размислува за оптимизирање на дизајнот на анодата, најважна е оптимизацијата на потпорната структура и напојувањето на анодата.Најдобро решение е да се загрее и навива облогата од титаниумски лим на бакарното јадро.Бакарот е идеален спроводник со отпорност од само околу 9% од онаа на легурите Pb/Sn.Напојувањето CuTi обезбедува минимални загуби на енергија само долж анодата, така што распределбата на дебелината на слојот на катодниот склоп е иста.
Друг позитивен ефект е што се создава помалку топлина.Барањата за ладење се намалуваат, а абењето на платината на анодата се намалува.Антикорозивен титаниумски слој го штити бакарното јадро.Кога премачкувате проширен метал, исчистете ја и подгответе ја само рамката и/или напојувањето.Тие можат да се користат повеќе пати.
Следејќи ги овие упатства за дизајн, можете да ги користите моделите Pt/Ti или Pt/Nb за да создадете „идеални аноди“ за тврдо хромирање.Димензионално стабилните модели чинат повеќе во фазата на инвестиција отколку оловните аноди.Меѓутоа, кога се разгледуваат трошоците подетално, моделот со платина обложен титаниум може да биде интересна алтернатива на тврдото хромирање.
Ова се должи на сеопфатна и темелна анализа на вкупните трошоци на конвенционалните оловни и платински аноди.
Осум аноди од легура на олово (1700 mm долги и 40 mm во дијаметар) направени од PbSn7 беа споредени со соодветна големина Pt/Ti аноди за хромирање на цилиндрични делови.Производството на осум оловни аноди чини околу 1.400 евра (1.471 американски долари), што на прв поглед изгледа евтино.Инвестицијата потребна за развој на потребните Pt/Ti аноди е многу поголема.Почетната откупна цена е околу 7.000 евра.Платинските завршетоци се особено скапи.Само чистите благородни метали учествуваат со 45% од оваа сума.Платинската обвивка со дебелина од 2,5 µm бара 11,3 g благороден метал за секоја од осумте аноди.По цена од 35 евра за грам, тоа одговара на 3160 евра.
Иако оловните аноди може да изгледаат како најдобриот избор, ова може брзо да се промени по поблиска проверка.По само три години, вкупната цена на оловната анода е значително повисока од моделот Pt/Ti.Во еден пример за конзервативна пресметка, претпоставете типична густина на флукс на примена од 40 A/dm2.Како резултат на тоа, протокот на моќност на дадена анодна површина од 168 dm2 беше 6720 ампери при 6700 часа работа за три години.Ова одговара на приближно 220 работни дена од 10 работни часови годишно.Како што платината оксидира во раствор, дебелината на платинскиот слој полека се намалува.Во примерот, ова се смета за 2 грама на милион ампер-часови.
Постојат многу причини за трошковната предност на Pt/Ti во однос на оловните аноди.Дополнително, намалената потрошувачка на електрична енергија (цена 0,14 EUR/kWh минус 14.800 kWh/годишно) чини околу 2.000 евра годишно.Дополнително, веќе нема потреба од годишен трошок од околу 500 евра за отстранување на оловниот хроматен тиња, како и 1000 евра за одржување и прекин на производството – многу конзервативни пресметки.
Вкупната цена на оловните аноди во текот на три години беше 14.400 евра (15.130 долари).Цената на Pt/Ti анодите е 12.020 евра, со вклучено премачкување.Дури и без да се земат предвид трошоците за одржување и застојот на производството (1000 евра дневно годишно), границата на рентабилност се постигнува по три години.Од овој момент, јазот меѓу нив се зголемува уште повеќе во корист на Pt/Ti анодата.
Многу индустрии ги користат различните предности на електролитските аноди обложени со платина со висока температура.Производителите на осветлување, полупроводници и кола, автомобили, хидраулика, рударство, водоводи и базени се потпираат на овие технологии за обложување.Повеќе апликации сигурно ќе се развијат во иднина, бидејќи одржливите трошоци и еколошките размислувања се долгорочни грижи.Како резултат на тоа, оловото може да се соочи со зголемена контрола.
Оригиналниот напис беше објавен на германски во Годишна технологија на површини (том 71, 2015) уредена од проф. Тимо Соргел од Универзитетот за применети науки во Ален, Германија.Со учтивост на Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Германија.
Во повеќето операции за завршна обработка на метал, се користи маскирање, каде што треба да се обработат само одредени области од површината на делот.Наместо тоа, маскирањето може да се користи на површини каде што не е потребен третман или треба да се избегнува.Оваа статија опфаќа многу аспекти на маскирање на метална завршница, вклучувајќи апликации, техники и различни типови на маскирање што се користат.