Umicore Electroplating v Nemecku používa vysokoteplotné elektrolytické anódy.V tomto procese sa platina nanáša na základné materiály, ako je titán, niób, tantal, molybdén, volfrám, nehrdzavejúca oceľ a zliatiny niklu v roztavenom soľnom kúpeli pri 550 °C pod argónom.
Obrázok 2: Vysokoteplotná galvanizovaná platina/titánová anóda si zachováva svoj tvar po dlhú dobu.
Obrázok 3: Anóda Pt/Ti s expandovanou sieťou.Sieťka z expandovaného kovu poskytuje optimálny transport elektrolytu.Vzdialenosť medzi komponentmi anódy a katódy môže byť zmenšená a hustota prúdu zvýšená.Výsledok: lepšia kvalita za kratší čas.
Obrázok 4: Šírku pletiva na anóde pletiva z mrežoviny je možné nastaviť.Sieťka poskytuje zvýšenú cirkuláciu elektrolytu a lepšie odstraňovanie plynov.
Olovo je ostro sledované po celom svete.V USA sa zdravotnícke úrady a pracoviská držia svojich varovaní.Napriek dlhoročným skúsenostiam spoločností zaoberajúcich sa galvanickým pokovovaním v zaobchádzaní s nebezpečnými materiálmi sa na kov stále pozerá čoraz kritickejšie.
Napríklad každý, kto používa olovené anódy v Spojených štátoch, sa musí zaregistrovať vo federálnom registri uvoľňovania toxických chemikálií EPA.Ak spoločnosť zaoberajúca sa galvanickým pokovovaním spracuje ročne len asi 29 kg olova, je stále potrebná registrácia.
Preto je potrebné hľadať alternatívu v USA.Zariadenie na tvrdé pochrómovanie olovenej anódy sa na prvý pohľad zdá byť nielen lacné, ale má aj mnoho nevýhod:
Rozmerovo stále anódy sú zaujímavou alternatívou k tvrdému chrómovaniu (viď obr. 2) s platinovým povrchom na titáne alebo nióbu ako substráte.
Anódy potiahnuté platinou ponúkajú mnoho výhod oproti tvrdému chrómovaniu.Patria sem nasledujúce výhody:
Pre ideálne výsledky prispôsobte anódu dizajnu dielu, ktorý sa má potiahnuť.To umožňuje získať anódy so stabilnými rozmermi (dosky, valce, v tvare T a U), zatiaľ čo olovené anódy sú prevažne štandardné plechy alebo tyče.
Pt/Ti a Pt/Nb anódy nemajú uzavreté povrchy, ale skôr plechy z tahokovu s premenlivou veľkosťou ôk.To vedie k dobrej distribúcii energie, elektrické polia môžu fungovať v sieti a okolo nej (pozri obr. 3).
Preto čím menšia je vzdialenosť medzianódaa katóda, tým vyššia je hustota toku povlaku.Vrstvy je možné nanášať rýchlejšie: výťažnosť sa zvyšuje.Použitie mriežok s veľkou účinnou plochou môže výrazne zlepšiť separačné podmienky.
Rozmerovú stabilitu možno dosiahnuť kombináciou platiny a titánu.Oba kovy poskytujú optimálne parametre pre tvrdé chrómovanie.Odpor platiny je veľmi nízky, iba 0,107 Ohm × mm2/m.Hodnota olova je takmer dvojnásobná ako hodnota olova (0,208 ohm × mm2/m).Titán má vynikajúcu odolnosť proti korózii, avšak táto schopnosť je znížená v prítomnosti halogenidov.Napríklad prierazné napätie titánu v elektrolytoch obsahujúcich chloridy sa pohybuje od 10 do 15 V v závislosti od pH.To je výrazne vyššie ako u nióbu (35 až 50 V) a tantalu (70 až 100 V).
Titán má nevýhody z hľadiska odolnosti voči korózii v silných kyselinách, ako sú kyselina sírová, dusičná, fluorovodíková, šťaveľová a metánsulfónová.všaktitánje stále dobrou voľbou vzhľadom na svoju opracovateľnosť a cenu.
Nanášanie vrstvy platiny na titánový substrát sa najlepšie uskutočňuje elektrochemicky vysokoteplotnou elektrolýzou (HTE) v roztavených soliach.Sofistikovaný HTE proces zaisťuje precíznu povrchovú úpravu: v 550°C roztavenom kúpeli vyrobenom zo zmesi kyanidov draselných a sodných obsahujúcich približne 1 % až 3 % platiny sa vzácny kov elektrochemicky nanáša na titán.Substrát je uzavretý v uzavretom systéme s argónom a soľný kúpeľ je v dvojitom tégliku.Prúdy od 1 do 5 A/dm2 poskytujú izolačnú rýchlosť 10 až 50 mikrónov za hodinu s napätím povlaku 0,5 až 2 V.
Poplatinované anódy využívajúce proces HTE výrazne prekonali anódy potiahnuté vodným elektrolytom.Čistota platinových povlakov z roztavenej soli je minimálne 99,9 %, čo je výrazne vyššia hodnota ako u platinových vrstiev nanesených z vodných roztokov.Výrazne zlepšená ťažnosť, priľnavosť a odolnosť proti korózii s minimálnym vnútorným napätím.
Pri zvažovaní optimalizácie konštrukcie anódy je najdôležitejšia optimalizácia nosnej konštrukcie a napájania anódy.Najlepším riešením je zahriať a navinúť povlak z titánového plechu na medené jadro.Meď je ideálny vodič s merným odporom len asi 9 % merného odporu zliatin Pb/Sn.Zdroj CuTi zaisťuje minimálne straty výkonu iba pozdĺž anódy, takže rozloženie hrúbky vrstvy na zostave katódy je rovnaké.
Ďalším pozitívnym efektom je, že sa vytvára menej tepla.Požiadavky na chladenie sú znížené a opotrebovanie platiny na anóde je znížené.Antikorózny titánový povlak chráni medené jadro.Pri pretieraní ťahokovu očistite a pripravte len rám a/alebo napájací zdroj.Môžu byť opakovane použité mnohokrát.
Dodržiavaním týchto návrhových pokynov môžete použiť modely Pt/Ti alebo Pt/Nb na vytvorenie „ideálnych anód“ pre tvrdé chrómovanie.Rozmerovo stabilné modely stoja v investičnej fáze viac ako olovené anódy.Pri podrobnejšom zvážení nákladov však môže byť model z titánu poplatinovaný platinou zaujímavou alternatívou k tvrdému chrómovaniu.
Je to spôsobené komplexnou a dôkladnou analýzou celkových nákladov na konvenčné olovené a platinové anódy.
Osem anód zo zliatiny olova (dĺžka 1700 mm a priemer 40 mm) vyrobených z PbSn7 bolo porovnaných s Pt/Ti anódami vhodnej veľkosti na chrómovanie valcových častí.Výroba ôsmich olovených anód stojí okolo 1 400 eur (1 471 amerických dolárov), čo na prvý pohľad pôsobí lacno.Investícia potrebná na vývoj požadovaných Pt/Ti anód je oveľa vyššia.Pôvodná obstarávacia cena je okolo 7000 eur.Platinové povrchové úpravy sú obzvlášť drahé.Len čisté drahé kovy tvoria 45 % tohto množstva.2,5 µm hrubý platinový povlak vyžaduje 11,3 g drahého kovu na každú z ôsmich anód.Pri cene 35 eur za gram to zodpovedá 3160 eurám.
Aj keď sa olovené anódy môžu zdať ako najlepšia voľba, pri bližšom preskúmaní sa to môže rýchlo zmeniť.Už po troch rokoch sú celkové náklady na olovenú anódu výrazne vyššie ako pri modeli Pt/Ti.V príklade konzervatívneho výpočtu predpokladajte typickú aplikačnú hustotu toku 40 A/dm2.Výsledkom bolo, že tok energie pri danom povrchu anódy 168 dm2 bol 6720 ampérov pri 6700 hodinách prevádzky počas troch rokov.To zodpovedá približne 220 pracovným dňom z 10 pracovných hodín ročne.Ako platina oxiduje na roztok, hrúbka platinovej vrstvy sa pomaly zmenšuje.V príklade sa to považuje za 2 gramy na milión ampérhodín.
Existuje mnoho dôvodov pre cenovú výhodu Pt/Ti oproti oloveným anódam.Navyše znížená spotreba elektriny (cena 0,14 EUR/kWh mínus 14 800 kWh/rok) stojí približne 2 000 EUR ročne.Navyše už nie sú potrebné ročné náklady okolo 500 eur na likvidáciu kalu chrómanu olovnatého, ako aj 1000 eur na údržbu a odstávky výroby – veľmi konzervatívne prepočty.
Celkové náklady na olovené anódy počas troch rokov boli 14 400 EUR (15 130 USD).Náklady na Pt/Ti anódy sú 12 020 eur vrátane prelakovania.Dokonca aj bez zohľadnenia nákladov na údržbu a prestojov vo výrobe (1000 eur za deň za rok) sa bod zlomu dosiahne po troch rokoch.Od tohto bodu sa medzera medzi nimi ešte zväčšuje v prospech Pt/Ti anódy.
Mnoho priemyselných odvetví využíva rôzne výhody vysokoteplotných elektrolytických anód potiahnutých platinou.Na tieto technológie povrchovej úpravy sa spoliehajú výrobcovia osvetlenia, polovodičov a dosiek plošných spojov, automobilový priemysel, hydraulika, baníctvo, vodárne a plavárne.V budúcnosti sa určite vyvinie viac aplikácií, pretože udržateľné náklady a environmentálne úvahy sú dlhodobým problémom.V dôsledku toho môže olovo čeliť zvýšenej kontrole.
Pôvodný článok bol publikovaný v nemčine v Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) edited Prof. Timo Sörgel z Aalen University of Applied Sciences, Germany.S láskavým dovolením Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Nemecko.
Vo väčšine operácií na konečnú úpravu kovov sa používa maskovanie, kde by sa mali spracovávať iba určité oblasti povrchu dielu.Namiesto toho sa maskovanie môže použiť na povrchy, kde ošetrenie nie je potrebné alebo sa mu treba vyhnúť.Tento článok sa zaoberá mnohými aspektmi maskovania kovových povrchov vrátane aplikácií, techník a rôznych typov používaných maskovaní.