Umicore Electroplating nchini Ujerumani hutumia anodi za elektroliti za halijoto ya juu.Katika mchakato huu, platinamu huwekwa kwenye nyenzo za msingi kama vile titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, chuma cha pua na aloi za nikeli katika umwagaji wa chumvi iliyoyeyuka kwa 550 ° C chini ya argon.
Mchoro wa 2: Joto la juu la platinamu/titanium anodi yenye joto la juu huhifadhi umbo lake kwa muda mrefu.
Kielelezo cha 3: Matundu yaliyopanuliwa Pt/Ti anodi.Mesh ya chuma iliyopanuliwa hutoa usafiri bora wa electrolyte.Umbali kati ya vipengele vya anode na cathode inaweza kupunguzwa na wiani wa sasa umeongezeka.Matokeo: ubora bora kwa muda mfupi.
Mchoro wa 4: Upana wa mesh kwenye anode ya mesh ya chuma iliyopanuliwa inaweza kubadilishwa.Mesh hutoa kuongezeka kwa mzunguko wa electrolyte na kuondolewa bora kwa gesi.
Uongozi unatazamwa kwa karibu kote ulimwenguni.Nchini Marekani, mamlaka za afya na sehemu za kazi zinazingatia maonyo yao.Licha ya uzoefu wa miaka ya makampuni ya electroplating katika kushughulika na vifaa vya hatari, chuma kinaendelea kutazamwa zaidi na zaidi.
Kwa mfano, mtu yeyote anayetumia anodi za risasi nchini Marekani lazima ajisajili kwenye Rejesta ya shirikisho ya Utoaji wa Kemikali Sumu ya EPA.Ikiwa kampuni ya umwagiliaji umeme itachakata tu kuhusu kilo 29 za risasi kwa mwaka, usajili bado unahitajika.
Kwa hivyo, inahitajika kutafuta njia mbadala huko USA.Sio tu kwamba mmea wa kutengeneza chromium ngumu ya anode huonekana kuwa nafuu mwanzoni, pia kuna hasara nyingi:
Anodi dhabiti kwa kipimo ni mbadala wa kuvutia kwa uchoto wa chromium ngumu (ona Mchoro 2) yenye uso wa platinamu kwenye titani au niobiamu kama sehemu ndogo.
Anodi zilizopakwa platinamu hutoa faida nyingi zaidi ya uchomaji kromiamu mgumu.Hizi ni pamoja na faida zifuatazo:
Kwa matokeo bora, rekebisha anode kwa muundo wa sehemu ya kupakwa.Hii inafanya uwezekano wa kupata anodes na vipimo imara (sahani, mitungi, T-umbo na U-umbo), wakati anodes risasi ni hasa karatasi ya kawaida au fimbo.
Pt/Ti na Pt/Nb anodi hazina nyuso zilizofungwa, lakini laha za chuma zilizopanuliwa zenye ukubwa tofauti wa matundu.Hii inasababisha usambazaji mzuri wa nishati, mashamba ya umeme yanaweza kufanya kazi ndani na karibu na mtandao (tazama Mchoro 3).
Kwa hiyo, ndogo umbali kati yaanodina cathode, juu ya wiani wa flux ya mipako.Safu zinaweza kutumika kwa kasi: mavuno yanaongezeka.Matumizi ya gridi yenye eneo kubwa la uso la ufanisi inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa hali ya kujitenga.
Utulivu wa dimensional unaweza kupatikana kwa kuchanganya platinamu na titani.Vyuma vyote viwili hutoa vigezo bora vya uwekaji wa chrome ngumu.Upinzani wa platinamu ni mdogo sana, tu 0.107 Ohm × mm2 / m.Thamani ya risasi ni karibu mara mbili ya ile ya risasi (0.208 ohm×mm2/m).Titanium ina upinzani bora wa kutu, hata hivyo uwezo huu umepunguzwa mbele ya halidi.Kwa mfano, voltage ya kuvunjika kwa titani katika elektroliti iliyo na kloridi huanzia 10 hadi 15 V, kulingana na pH.Hii ni kubwa zaidi kuliko ile ya niobium (35 hadi 50 V) na tantalum (70 hadi 100 V).
Titanium ina hasara katika suala la upinzani wa kutu katika asidi kali kama vile sulfuriki, nitriki, hydrofluoric, oxalic na asidi ya methanesulfoniki.Hata hivyo,titanibado ni chaguo nzuri kutokana na machinability yake na bei.
Uwekaji wa safu ya platinamu kwenye substrate ya titani ni bora kufanywa kwa njia ya kielektroniki na elektrolisisi ya joto la juu (HTE) katika chumvi iliyoyeyuka.Mchakato wa hali ya juu wa HTE huhakikisha upako sahihi: katika umwagaji wa kuyeyushwa wa 550°C unaotengenezwa kutokana na mchanganyiko wa sianidi ya potasiamu na sodiamu iliyo na takriban 1% hadi 3% ya platinamu, madini hayo ya thamani huwekwa kwenye titani kwa njia ya kielektroniki.Substrate imefungwa katika mfumo wa kufungwa na argon, na umwagaji wa chumvi ni katika crucible mbili.Mikondo kutoka 1 hadi 5 A/dm2 hutoa kiwango cha insulation ya mikroni 10 hadi 50 kwa saa na mvutano wa mipako wa 0.5 hadi 2 V.
Anodi za platinamu kwa kutumia mchakato wa HTE zimeboresha sana anodi zilizopakwa na elektroliti ya maji.Usafi wa mipako ya platinamu kutoka kwa chumvi iliyoyeyuka ni angalau 99.9%, ambayo ni ya juu zaidi kuliko ile ya tabaka za platinamu zilizowekwa kutoka kwa suluhisho la maji.Imeboresha kwa kiasi kikubwa ductility, kujitoa na upinzani wa kutu na mvutano mdogo wa ndani.
Wakati wa kuzingatia uboreshaji wa muundo wa anode, muhimu zaidi ni uboreshaji wa muundo wa usaidizi na usambazaji wa nishati ya anode.Suluhisho bora ni joto na upepo wa mipako ya karatasi ya titani kwenye msingi wa shaba.Shaba ni kondakta bora na upinzani wa karibu 9% tu wa aloi za Pb/Sn.Ugavi wa nguvu wa CuTi huhakikisha hasara ndogo za nguvu tu kando ya anode, hivyo usambazaji wa unene wa safu kwenye mkusanyiko wa cathode ni sawa.
Athari nyingine nzuri ni kwamba joto kidogo hutolewa.Mahitaji ya baridi yanapunguzwa na kuvaa platinamu kwenye anode hupunguzwa.Mipako ya titani ya kupambana na kutu inalinda msingi wa shaba.Unapopaka tena chuma kilichopanuliwa, safisha na uandae tu fremu na/au ugavi wa umeme.Wanaweza kutumika tena mara nyingi.
Kwa kufuata miongozo hii ya usanifu, unaweza kutumia miundo ya Pt/Ti au Pt/Nb kuunda "anodi bora" za uwekaji wa kromiamu ngumu.Miundo thabiti inagharimu zaidi katika hatua ya uwekezaji kuliko anodi za risasi.Hata hivyo, wakati wa kuzingatia gharama kwa undani zaidi, mfano wa titani ya platinamu inaweza kuwa mbadala ya kuvutia kwa uwekaji wa chrome ngumu.
Hii ni kutokana na uchambuzi wa kina na wa kina wa gharama ya jumla ya risasi ya kawaida na anodes ya platinamu.
Anodi nane za aloi ya risasi (urefu wa milimita 1700 na kipenyo cha mm 40) iliyotengenezwa kwa PbSn7 ililinganishwa na anodi za ukubwa wa Pt/Ti za uwekaji wa kromiamu wa sehemu za silinda.Uzalishaji wa anodi nane za risasi hugharimu karibu euro 1,400 (dola za Kimarekani 1,471), ambazo kwa mtazamo wa kwanza zinaonekana kuwa nafuu.Uwekezaji unaohitajika ili kutengeneza anodi za Pt/Ti zinazohitajika ni kubwa zaidi.Bei ya awali ya ununuzi ni karibu euro 7,000.Finishi za platinamu ni ghali sana.Madini safi tu ya thamani huchangia 45% ya kiasi hiki.Mipako ya platinamu yenye unene wa 2.5 µm inahitaji 11.3 g ya madini ya thamani kwa kila anodi nane.Kwa bei ya euro 35 kwa gramu, hii inalingana na euro 3160.
Ingawa anodi za risasi zinaweza kuonekana kama chaguo bora, hii inaweza kubadilika haraka unapokagua kwa karibu.Baada ya miaka mitatu pekee, jumla ya gharama ya anodi ya risasi ni kubwa zaidi kuliko muundo wa Pt/Ti.Katika mfano wa hesabu ya kihafidhina, chukua msongamano wa kawaida wa 40 A/dm2.Matokeo yake, mtiririko wa nguvu kwenye uso uliopewa wa anode wa 168 dm2 ulikuwa 6720 amperes kwa saa 6700 za kazi kwa miaka mitatu.Hii inalingana na takriban siku 220 za kazi kati ya saa 10 za kazi kwa mwaka.Platinamu inapooksidishwa kuwa suluhisho, unene wa safu ya platinamu hupungua polepole.Katika mfano, hii inachukuliwa gramu 2 kwa saa milioni amp-saa.
Kuna sababu nyingi za faida ya gharama ya Pt/Ti juu ya anodi za risasi.Zaidi ya hayo, matumizi ya umeme yaliyopunguzwa (bei 0.14 EUR/kWh minus 14,800 kWh/mwaka) hugharimu takriban EUR 2,000 kwa mwaka.Kwa kuongeza, hakuna tena haja ya gharama ya kila mwaka ya euro 500 kwa ajili ya kutupa sludge ya chromate ya risasi, pamoja na euro 1000 kwa ajili ya matengenezo na kupungua kwa uzalishaji - mahesabu ya kihafidhina sana.
Gharama ya jumla ya anodi za risasi kwa miaka mitatu ilikuwa €14,400 ($15,130).Gharama ya Pt/Ti anodi ni euro 12,020, ikiwa ni pamoja na kuweka upya.Hata bila kuzingatia gharama za matengenezo na kupungua kwa uzalishaji (euro 1000 kwa siku kwa mwaka), hatua ya mapumziko inafikiwa baada ya miaka mitatu.Kuanzia wakati huu na kuendelea, pengo kati yao huongezeka hata zaidi kwa ajili ya anode ya Pt/Ti.
Viwanda vingi huchukua faida ya faida mbalimbali za anodi za elektroliti zilizopakwa platinamu kwa joto la juu.Watengenezaji wa taa, semiconductor na bodi ya mzunguko, magari, majimaji, uchimbaji madini, mitambo ya maji na mabwawa ya kuogelea hutegemea teknolojia hizi za mipako.Maombi zaidi hakika yatatengenezwa katika siku zijazo, kwani gharama endelevu na masuala ya mazingira ni maswala ya muda mrefu.Kama matokeo, risasi inaweza kukabiliwa na uchunguzi ulioongezeka.
Makala asilia ilichapishwa kwa Kijerumani katika Mwaka wa Teknolojia ya Uso (Vol. 71, 2015) iliyohaririwa na Prof. Timo Sörgel kutoka Chuo Kikuu cha Aalen cha Sayansi Zilizotumika, Ujerumani.Kwa hisani ya Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Germany.
Katika shughuli nyingi za kumaliza chuma, masking hutumiwa, ambapo maeneo fulani tu ya uso wa sehemu yanapaswa kusindika.Badala yake, masking inaweza kutumika kwenye nyuso ambapo matibabu haihitajiki au inapaswa kuepukwa.Nakala hii inashughulikia mambo mengi ya ufunikaji wa kumaliza chuma, ikiwa ni pamoja na matumizi, mbinu, na aina tofauti za masking zinazotumiwa.