Umicore Electroplating në Gjermani përdor anoda elektrolitike me temperaturë të lartë.Në këtë proces, platini depozitohet në materiale bazë si titan, niob, tantal, molibden, tungsten, çelik inox dhe lidhjet e nikelit në një banjë kripe të shkrirë në 550°C nën argon.
Figura 2: Një anodë platini/titani e elektrizuar me temperaturë të lartë ruan formën e saj për një periudhë të gjatë kohore.
Figura 3: Anoda me rrjetë të zgjeruar Pt/Ti.Rrjeta metalike e zgjeruar siguron transport optimal të elektrolitit.Distanca midis komponentëve të anodës dhe katodës mund të zvogëlohet dhe densiteti i rrymës të rritet.Rezultati: cilësi më e mirë në më pak kohë.
Figura 4: Gjerësia e rrjetës në anodën e zgjeruar të rrjetës metalike mund të rregullohet.Rrjeta siguron qarkullim të rritur të elektrolitit dhe heqje më të mirë të gazit.
Plumbi vëzhgohet nga afër në të gjithë botën.Në SHBA, autoritetet shëndetësore dhe vendet e punës po i përmbahen paralajmërimeve të tyre.Megjithë përvojën shumëvjeçare të kompanive të elektrizimeve në trajtimin e materialeve të rrezikshme, metali vazhdon të shihet gjithnjë e më shumë në mënyrë kritike.
Për shembull, kushdo që përdor anodat e plumbit në Shtetet e Bashkuara duhet të regjistrohet në Regjistrin federal të lëshimit të kimikateve toksike të EPA-s.Nëse një kompani e pllakëzimit përpunon vetëm rreth 29 kg plumb në vit, regjistrimi kërkohet ende.
Prandaj, është e nevojshme të kërkoni një alternativë në SHBA.Jo vetëm që impianti i kromit të fortë me anodë plumbi duket i lirë në shikim të parë, por ka edhe shumë disavantazhe:
Anodat e qëndrueshme në dimensione janë një alternativë interesante për veshjen me krom të fortë (shih Fig. 2) me një sipërfaqe platini mbi titan ose niobium si substrat.
Anodat e veshura me platin ofrojnë shumë përparësi ndaj veshjes së fortë me krom.Këto përfshijnë përfitimet e mëposhtme:
Për rezultate ideale, përshtatni anodën me dizajnin e pjesës që do të lyhet.Kjo bën të mundur marrjen e anodave me përmasa të qëndrueshme (pllaka, cilindra, në formë T dhe në formë U), ndërsa anoda plumbi janë kryesisht fletë ose shufra standarde.
Anodat Pt/Ti dhe Pt/Nb nuk kanë sipërfaqe të mbyllura, por fletë metalike të zgjeruara me madhësi të ndryshueshme rrjetë.Kjo çon në një shpërndarje të mirë të energjisë, fushat elektrike mund të punojnë brenda dhe rreth rrjetit (shih Fig. 3).
Prandaj, sa më e vogël të jetë distanca ndërmjetanodëdhe katoda, aq më e lartë është dendësia e fluksit të veshjes.Shtresat mund të aplikohen më shpejt: rendimenti rritet.Përdorimi i rrjetave me një sipërfaqe të madhe efektive mund të përmirësojë ndjeshëm kushtet e ndarjes.
Stabiliteti dimensional mund të arrihet duke kombinuar platinin dhe titanin.Të dy metalet ofrojnë parametra optimale për veshjen me krom të fortë.Rezistenca e platinit është shumë e ulët, vetëm 0,107 Ohm×mm2/m.Vlera e plumbit është pothuajse dyfishi i plumbit (0,208 ohm×mm2/m).Titani ka rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit, megjithatë kjo aftësi zvogëlohet në prani të halogjenëve.Për shembull, voltazhi i ndarjes së titanit në elektrolitet që përmbajnë klorur varion nga 10 në 15 V, në varësi të pH.Kjo është dukshëm më e lartë se ajo e niobiumit (35 deri në 50 V) dhe tantalit (70 deri në 100 V).
Titani ka disavantazhe në aspektin e rezistencës ndaj korrozionit në acide të forta si acidet sulfurik, nitrik, hidrofluorik, oksalik dhe metansulfonik.Megjithatë,titanështë ende një zgjedhje e mirë për shkak të përpunimit dhe çmimit të saj.
Depozitimi i një shtrese platini në një substrat titani kryhet më së miri elektrokimikisht nga elektroliza me temperaturë të lartë (HTE) në kripërat e shkrira.Procesi i sofistikuar HTE siguron veshje të saktë: në një banjë të shkrirë 550°C të bërë nga një përzierje cianidesh kaliumi dhe natriumi që përmbajnë afërsisht 1% deri në 3% platin, metali i çmuar depozitohet elektrokimikisht në titan.Nënshtresa mbyllet në një sistem të mbyllur me argon, dhe banja e kripës është në një kavanoz të dyfishtë.Rrymat nga 1 në 5 A/dm2 sigurojnë një shkallë izolimi prej 10 deri në 50 mikronë në orë me një tension veshjeje prej 0,5 deri në 2 V.
Anodat e platinizuara duke përdorur procesin HTE kanë tejkaluar shumë anodat e veshura me elektrolit ujor.Pastërtia e veshjeve të platinit nga kripa e shkrirë është të paktën 99,9%, që është dukshëm më e lartë se ajo e shtresave të platinit të depozituara nga tretësirat ujore.Përmirësimi i dukshëm i duktilitetit, ngjitjes dhe rezistencës ndaj korrozionit me tension minimal të brendshëm.
Kur shqyrtohet optimizimi i dizajnit të anodës, më i rëndësishmi është optimizimi i strukturës mbështetëse dhe furnizimit me energji të anodës.Zgjidhja më e mirë është ngrohja dhe mbështjellja e veshjes së fletës së titanit në bërthamën e bakrit.Bakri është një përcjellës ideal me një rezistencë prej vetëm rreth 9% të asaj të lidhjeve Pb/Sn.Furnizimi me energji CuTi siguron humbje minimale të energjisë vetëm përgjatë anodës, kështu që shpërndarja e trashësisë së shtresës në montimin e katodës është e njëjtë.
Një efekt tjetër pozitiv është se gjenerohet më pak nxehtësi.Kërkesat për ftohje zvogëlohen dhe veshja e platinit në anodë zvogëlohet.Veshja e titanit kundër korrozionit mbron bërthamën e bakrit.Kur rilyeni metalin e zgjeruar, pastroni dhe përgatitni vetëm kornizën dhe/ose furnizimin me energji elektrike.Ato mund të ripërdoren shumë herë.
Duke ndjekur këto udhëzime të projektimit, mund të përdorni modelet Pt/Ti ose Pt/Nb për të krijuar “anoda ideale” për veshjen me krom të fortë.Modelet e qëndrueshme në dimensione kushtojnë më shumë në fazën e investimit sesa anoda plumbi.Megjithatë, kur merret parasysh kostoja në më shumë detaje, një model titani i veshur me platin mund të jetë një alternativë interesante për veshjen me krom të fortë.
Kjo është për shkak të një analize gjithëpërfshirëse dhe të plotë të kostos totale të anodës konvencionale të plumbit dhe platinit.
Tetë anoda të aliazhit të plumbit (1700 mm e gjatë dhe 40 mm në diametër) të bëra nga PbSn7 u krahasuan me anoda Pt/Ti me madhësi të përshtatshme për kromimin e pjesëve cilindrike.Prodhimi i tetë anodave të plumbit kushton rreth 1,400 euro (1,471 dollarë amerikanë), që në pamje të parë duket e lirë.Investimi i nevojshëm për zhvillimin e anodave të kërkuara Pt/Ti është shumë më i lartë.Çmimi fillestar i blerjes është rreth 7000 euro.Përfundimet e platinit janë veçanërisht të shtrenjta.Vetëm metalet e pastra të çmuara përbëjnë 45% të kësaj sasie.Një shtresë platini me trashësi 2,5 µm kërkon 11,3 g metal të çmuar për secilën nga tetë anodat.Me një çmim prej 35 euro për gram, kjo i përgjigjet 3160 euro.
Ndërsa anodat e plumbit mund të duken si zgjidhja më e mirë, kjo mund të ndryshojë shpejt pas një inspektimi më të afërt.Pas vetëm tre vjetësh, kostoja totale e një anode plumbi është dukshëm më e lartë se modeli Pt/Ti.Në një shembull llogaritjeje konservatore, supozoni një densitet tipik të fluksit të aplikimit prej 40 A/dm2.Si rezultat, rryma e fuqisë në një sipërfaqe të caktuar anode prej 168 dm2 ishte 6720 amper në 6700 orë funksionimi për tre vjet.Kjo korrespondon me afërsisht 220 ditë pune nga 10 orë pune në vit.Ndërsa platini oksidohet në tretësirë, trashësia e shtresës së platinit zvogëlohet ngadalë.Në shembull, kjo konsiderohet 2 gram për milion amp-orë.
Ka shumë arsye për avantazhin e kostos së Pt/Ti ndaj anodave të plumbit.Gjithashtu, konsumi i reduktuar i energjisë elektrike (çmimi 0,14 EUR/kWh minus 14,800 kWh/vit) kushton rreth 2,000 euro në vit.Përveç kësaj, nuk ka më nevojë për një kosto vjetore prej rreth 500 euro për asgjësimin e llumit të kromatit të plumbit, si dhe 1000 euro për mirëmbajtjen dhe kohën e ndërprerjes së prodhimit – llogaritje shumë konservatore.
Kostoja totale e anodave të plumbit gjatë tre viteve ishte 14,400 € (15,130 dollarë).Kostoja e anodave Pt/Ti është 12020 euro, duke përfshirë rilyerjen.Edhe pa marrë parasysh kostot e mirëmbajtjes dhe kohëzgjatjen e prodhimit (1000 euro në ditë në vit), kufiri i kthimit arrihet pas tre vjetësh.Nga ky moment, hendeku midis tyre rritet edhe më shumë në favor të anodës Pt/Ti.
Shumë industri përfitojnë nga përfitimet e ndryshme të anodave elektrolitike të veshura me platin me temperaturë të lartë.Prodhuesit e ndriçimit, gjysmëpërçuesve dhe pllakave të qarkut, automobilave, hidraulikës, minierave, ujësjellësit dhe pishinave mbështeten në këto teknologji të veshjes.Me siguri do të zhvillohen më shumë aplikacione në të ardhmen, pasi kostoja e qëndrueshme dhe konsideratat mjedisore janë shqetësime afatgjata.Si rezultat, plumbi mund të përballet me një kontroll të shtuar.
Artikulli origjinal u botua në gjermanisht në Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) redaktuar nga Prof. Timo Sörgel nga Universiteti i Shkencave të Aplikuara Aalen, Gjermani.Me mirësjellje të Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Gjermani.
Në shumicën e operacioneve të përfundimit të metaleve, përdoret maskimi, ku duhet të përpunohen vetëm zona të caktuara të sipërfaqes së pjesës.Në vend të kësaj, maskimi mund të përdoret në sipërfaqet ku trajtimi nuk kërkohet ose duhet të shmanget.Ky artikull mbulon shumë aspekte të maskimit të përfundimit të metalit, duke përfshirë aplikimet, teknikat dhe llojet e ndryshme të maskimit të përdorur.