जर्मनीतील Umicore इलेक्ट्रोप्लेटिंग उच्च तापमान इलेक्ट्रोलाइटिक एनोड्स वापरते.या प्रक्रियेत, प्लॅटिनम टायटॅनियम, निओबियम, टॅंटलम, मॉलिब्डेनम, टंगस्टन, स्टेनलेस स्टील आणि निकेल मिश्र धातुंवर वितळलेल्या मिठाच्या आंघोळीमध्ये 550 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर आर्गॉनच्या खाली जमा केले जाते.
आकृती 2: उच्च तापमानाचा इलेक्ट्रोप्लेटेड प्लॅटिनम/टायटॅनियम एनोड त्याचा आकार दीर्घ कालावधीत टिकवून ठेवतो.
आकृती 3: विस्तारित जाळी Pt/Ti एनोड.विस्तारित धातूची जाळी इष्टतम इलेक्ट्रोलाइट वाहतूक प्रदान करते.एनोड आणि कॅथोड घटकांमधील अंतर कमी केले जाऊ शकते आणि वर्तमान घनता वाढू शकते.परिणाम: कमी वेळेत चांगली गुणवत्ता.
आकृती 4: विस्तारित मेटल मेश एनोडवरील जाळीची रुंदी समायोजित केली जाऊ शकते.जाळी इलेक्ट्रोलाइट अभिसरण वाढवते आणि वायू काढून टाकते.
लीडवर जगभर बारकाईने लक्ष ठेवले जाते.यूएस मध्ये, आरोग्य अधिकारी आणि कामाची ठिकाणे त्यांच्या इशाऱ्यांना चिकटून आहेत.इलेक्ट्रोप्लेटिंग कंपन्यांना धोकादायक सामग्री हाताळण्याचा अनेक वर्षांचा अनुभव असूनही, धातूकडे अधिकाधिक गंभीरपणे पाहिले जात आहे.
उदाहरणार्थ, युनायटेड स्टेट्समध्ये लीड एनोड्स वापरणाऱ्या कोणीही EPA च्या फेडरल टॉक्सिक केमिकल रिलीझ रजिस्टरमध्ये नोंदणी करणे आवश्यक आहे.जर एखाद्या इलेक्ट्रोप्लेटिंग कंपनीने वर्षाला फक्त 29 किलो शिशावर प्रक्रिया केली, तरीही नोंदणी करणे आवश्यक आहे.
त्यामुळे यूएसएमध्ये पर्याय शोधणे आवश्यक आहे.लीड एनोड हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग प्लांट केवळ पहिल्या दृष्टीक्षेपात स्वस्त वाटत नाही, तर त्याचे अनेक तोटे देखील आहेत:
डायमेन्शनली स्टेबल एनोड्स हे हार्ड क्रोमियम प्लेटिंगसाठी एक मनोरंजक पर्याय आहेत (चित्र 2 पहा) टायटॅनियम किंवा नायओबियमवर प्लॅटिनम पृष्ठभागासह सब्सट्रेट म्हणून.
प्लॅटिनम लेपित एनोड्स हार्ड क्रोमियम प्लेटिंगपेक्षा बरेच फायदे देतात.यामध्ये खालील फायद्यांचा समावेश आहे:
आदर्श परिणामांसाठी, एनोडला लेपित केलेल्या भागाच्या डिझाइनमध्ये अनुकूल करा.यामुळे स्थिर परिमाण (प्लेट, सिलेंडर, टी-आकार आणि यू-आकार) असलेले एनोड्स मिळवणे शक्य होते, तर लीड अॅनोड्स प्रामुख्याने मानक पत्रके किंवा रॉड असतात.
Pt/Ti आणि Pt/Nb एनोड्समध्ये बंद पृष्ठभाग नसतात, तर त्याऐवजी परिवर्तनीय जाळीच्या आकारासह विस्तारित मेटल शीट्स असतात.यामुळे ऊर्जेचे चांगले वितरण होते, इलेक्ट्रिक फील्ड नेटवर्कमध्ये आणि त्याच्या आसपास काम करू शकतात (चित्र 3 पहा).
म्हणून, दरम्यानचे अंतर जितके लहान असेलएनोडआणि कॅथोड, कोटिंगची फ्लक्स घनता जितकी जास्त असेल.स्तर जलद लागू केले जाऊ शकतात: उत्पन्न वाढते.मोठ्या प्रभावी पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह ग्रिडचा वापर पृथक्करण परिस्थितीत लक्षणीय सुधारणा करू शकतो.
प्लॅटिनम आणि टायटॅनियम एकत्र करून आयामी स्थिरता मिळवता येते.दोन्ही धातू हार्ड क्रोम प्लेटिंगसाठी इष्टतम मापदंड प्रदान करतात.प्लॅटिनमची प्रतिरोधकता खूपच कमी आहे, फक्त 0.107 Ohm×mm2/m.शिशाचे मूल्य शिशाच्या (0.208 ohm×mm2/m) पेक्षा जवळजवळ दुप्पट आहे.टायटॅनियममध्ये उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता आहे, तथापि हॅलाइड्सच्या उपस्थितीत ही क्षमता कमी होते.उदाहरणार्थ, क्लोराईड-युक्त इलेक्ट्रोलाइट्समधील टायटॅनियमचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज पीएचवर अवलंबून 10 ते 15 V पर्यंत असते.हे निओबियम (35 ते 50 V) आणि टॅंटलम (70 ते 100 V) पेक्षा लक्षणीय आहे.
सल्फ्यूरिक, नायट्रिक, हायड्रोफ्लोरिक, ऑक्सॅलिक आणि मिथेनेसल्फोनिक ऍसिड्स सारख्या मजबूत ऍसिडमध्ये गंज प्रतिरोधकतेच्या बाबतीत टायटॅनियमचे तोटे आहेत.तथापि,टायटॅनियमत्याच्या मशीनिबिलिटी आणि किंमतीमुळे अजूनही एक चांगला पर्याय आहे.
टायटॅनियम सब्सट्रेटवर प्लॅटिनमचा थर वितळलेल्या क्षारांमध्ये उच्च तापमान इलेक्ट्रोलिसिस (HTE) द्वारे इलेक्ट्रोकेमिकली उत्तम प्रकारे केला जातो.अत्याधुनिक HTE प्रक्रिया तंतोतंत कोटिंग सुनिश्चित करते: पोटॅशियम आणि सोडियम सायनाइड्सच्या मिश्रणापासून बनवलेल्या 550°C वितळलेल्या बाथमध्ये अंदाजे 1% ते 3% प्लॅटिनम, मौल्यवान धातू इलेक्ट्रोकेमिकली टायटॅनियमवर जमा केली जाते.सब्सट्रेट आर्गॉनसह बंद प्रणालीमध्ये लॉक केलेले आहे, आणि मीठ बाथ दुहेरी क्रूसिबलमध्ये आहे.1 ते 5 A/dm2 मधील प्रवाह 0.5 ते 2 V च्या कोटिंग टेंशनसह 10 ते 50 मायक्रॉन प्रति तास इन्सुलेशन दर प्रदान करतात.
एचटीई प्रक्रियेचा वापर करून प्लॅटिनाइज्ड एनोड्सने जलीय इलेक्ट्रोलाइटसह लेपित एनोड्सपेक्षा जास्त कामगिरी केली आहे.वितळलेल्या मिठापासून प्लॅटिनम कोटिंग्जची शुद्धता किमान 99.9% आहे, जी जलीय द्रावणातून जमा केलेल्या प्लॅटिनम थरांपेक्षा लक्षणीय आहे.कमीत कमी अंतर्गत तणावासह लक्षणीय सुधारित लवचिकता, आसंजन आणि गंज प्रतिकार.
एनोड डिझाइन ऑप्टिमाइझ करण्याचा विचार करताना, सर्वात महत्वाचे म्हणजे सपोर्ट स्ट्रक्चर आणि एनोड पॉवर सप्लायचे ऑप्टिमायझेशन.टायटॅनियम शीट कोटिंग कॉपर कोरवर गरम करणे आणि वारा करणे हा सर्वोत्तम उपाय आहे.तांबे हे Pb/Sn मिश्रधातूंच्या केवळ 9% प्रतिरोधकतेसह एक आदर्श कंडक्टर आहे.CuTi पॉवर सप्लाय केवळ एनोडच्या बाजूने कमीत कमी वीज हानी सुनिश्चित करते, म्हणून कॅथोड असेंब्लीवरील थर जाडीचे वितरण समान असते.
आणखी एक सकारात्मक परिणाम म्हणजे कमी उष्णता निर्माण होते.कूलिंगची आवश्यकता कमी होते आणि एनोडवरील प्लॅटिनम पोशाख कमी होतो.अँटी-गंज टायटॅनियम कोटिंग कॉपर कोरचे संरक्षण करते.विस्तारित धातू पुन्हा कोटिंग करताना, फक्त फ्रेम आणि/किंवा वीज पुरवठा स्वच्छ आणि तयार करा.ते अनेक वेळा पुन्हा वापरले जाऊ शकतात.
या डिझाइन मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन करून, तुम्ही हार्ड क्रोमियम प्लेटिंगसाठी "आदर्श एनोड्स" तयार करण्यासाठी Pt/Ti किंवा Pt/Nb मॉडेल वापरू शकता.डायमेन्शनली स्थिर मॉडेल्सची किंमत लीड एनोड्सपेक्षा गुंतवणुकीच्या टप्प्यावर जास्त असते.तथापि, अधिक तपशीलवार खर्चाचा विचार करताना, प्लॅटिनम-प्लेटेड टायटॅनियम मॉडेल हार्ड क्रोम प्लेटिंगसाठी एक मनोरंजक पर्याय असू शकते.
हे पारंपारिक शिसे आणि प्लॅटिनम एनोड्सच्या एकूण खर्चाच्या सर्वसमावेशक आणि सखोल विश्लेषणामुळे आहे.
PbSn7 चे बनलेले आठ लीड अॅलॉय एनोड्स (1700 मिमी लांब आणि 40 मिमी व्यासाचे) दंडगोलाकार भागांच्या क्रोमियम प्लेटिंगसाठी योग्य आकाराच्या Pt/Ti एनोड्सशी तुलना करण्यात आली.आठ लीड एनोड्सच्या उत्पादनाची किंमत सुमारे 1,400 युरो (1,471 यूएस डॉलर) आहे, जी पहिल्या दृष्टीक्षेपात स्वस्त दिसते.आवश्यक Pt/Ti anodes विकसित करण्यासाठी लागणारी गुंतवणूक जास्त आहे.प्रारंभिक खरेदी किंमत सुमारे 7,000 युरो आहे.प्लॅटिनम फिनिश विशेषतः महाग आहेत.या रकमेपैकी केवळ शुद्ध मौल्यवान धातूंचा वाटा ४५% आहे.2.5 µm जाडीच्या प्लॅटिनम कोटिंगसाठी प्रत्येक आठ एनोडसाठी 11.3 ग्रॅम मौल्यवान धातू आवश्यक आहे.35 युरो प्रति ग्रॅमच्या किंमतीवर, हे 3160 युरोशी संबंधित आहे.
लीड एनोड्स सर्वोत्तम निवडीसारखे वाटत असले तरी, जवळून तपासणी केल्यावर हे त्वरीत बदलू शकते.फक्त तीन वर्षानंतर, लीड एनोडची एकूण किंमत Pt/Ti मॉडेलपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.पुराणमतवादी गणना उदाहरणामध्ये, 40 A/dm2 ची ठराविक ऍप्लिकेशन फ्लक्स घनता गृहीत धरा.परिणामी, 168 dm2 च्या दिलेल्या एनोड पृष्ठभागावरील उर्जा प्रवाह तीन वर्षांसाठी 6700 तासांच्या ऑपरेशनमध्ये 6720 अँपिअर होता.हे प्रति वर्ष 10 कामाच्या तासांपैकी अंदाजे 220 कामकाजाच्या दिवसांशी संबंधित आहे.प्लॅटिनमचे द्रावणात ऑक्सिडायझेशन होत असताना, प्लॅटिनमच्या थराची जाडी हळूहळू कमी होते.उदाहरणामध्ये, हे प्रति दशलक्ष amp-तास 2 ग्रॅम मानले जाते.
लीड एनोड्सपेक्षा Pt/Ti च्या किमतीच्या फायद्याची अनेक कारणे आहेत.याव्यतिरिक्त, कमी झालेल्या विजेचा वापर (किंमत 0.14 EUR/kWh वजा 14,800 kWh/वर्ष) प्रति वर्ष सुमारे 2,000 EUR खर्च करते.याव्यतिरिक्त, यापुढे लीड क्रोमेट गाळाच्या विल्हेवाटीसाठी सुमारे 500 युरो वार्षिक खर्चाची आवश्यकता नाही, तसेच देखभाल आणि उत्पादन डाउनटाइमसाठी 1000 युरो - अतिशय पुराणमतवादी गणना.
तीन वर्षांमध्ये लीड एनोड्सची एकूण किंमत €14,400 ($15,130) होती.Pt/Ti anodes ची किंमत 12,020 युरो आहे, रीकोटिंगसह.देखभाल खर्च आणि उत्पादन डाउनटाइम (दरवर्षी 1000 युरो प्रति वर्ष) विचारात न घेता, तीन वर्षांनी ब्रेक-इव्हन पॉइंट गाठला जातो.या बिंदूपासून, त्यांच्यातील अंतर Pt/ti एनोडच्या बाजूने आणखीनच वाढते.
अनेक उद्योग उच्च तापमान प्लॅटिनम लेपित इलेक्ट्रोलाइटिक एनोड्सच्या विविध फायद्यांचा लाभ घेतात.लाइटिंग, सेमीकंडक्टर आणि सर्किट बोर्ड उत्पादक, ऑटोमोटिव्ह, हायड्रॉलिक, खाणकाम, वॉटरवर्क्स आणि स्विमिंग पूल या कोटिंग तंत्रज्ञानावर अवलंबून असतात.भविष्यात निश्चितपणे अधिक अनुप्रयोग विकसित केले जातील, कारण टिकाऊ खर्च आणि पर्यावरणीय विचार या दीर्घकालीन चिंता आहेत.परिणामी, शिसेला वाढीव छाननीला सामोरे जावे लागू शकते.
मूळ लेख जर्मनमध्ये अॅलन युनिव्हर्सिटी ऑफ अप्लाइड सायन्सेस, जर्मनी मधील प्रो. टिमो सॉर्गेल यांनी संपादित केलेल्या वार्षिक पृष्ठभाग तंत्रज्ञान (खंड 71, 2015) मध्ये प्रकाशित झाला होता.Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/जर्मनी यांच्या सौजन्याने.
बहुतेक मेटल फिनिशिंग ऑपरेशन्समध्ये, मास्किंगचा वापर केला जातो, जेथे भागाच्या पृष्ठभागाच्या केवळ विशिष्ट भागांवर प्रक्रिया केली पाहिजे.त्याऐवजी, मास्किंगचा वापर अशा पृष्ठभागावर केला जाऊ शकतो जेथे उपचार आवश्यक नाही किंवा टाळले पाहिजे.या लेखात मेटल फिनिश मास्किंगच्या अनेक पैलूंचा समावेश आहे, ज्यामध्ये ऍप्लिकेशन्स, तंत्रे आणि विविध प्रकारचे मास्किंग वापरले जातात.