جرمنی میں Umicore Electroplating اعلی درجہ حرارت کے الیکٹرولیٹک انوڈس کا استعمال کرتا ہے۔اس عمل میں، پلاٹینم کو بنیادی مواد جیسے ٹائٹینیم، نیوبیم، ٹینٹلم، مولبڈینم، ٹنگسٹن، سٹینلیس سٹیل اور نکل مرکب پر پگھلے ہوئے نمک کے غسل میں 550 ° C پر آرگن کے نیچے جمع کیا جاتا ہے۔
شکل 2: ایک اعلی درجہ حرارت والا الیکٹروپلیٹڈ پلاٹینم/ٹائٹینیم اینوڈ اپنی شکل کو طویل عرصے تک برقرار رکھتا ہے۔
شکل 3: پھیلا ہوا میش Pt/Ti anode۔توسیع شدہ دھاتی میش زیادہ سے زیادہ الیکٹرولائٹ ٹرانسپورٹ فراہم کرتا ہے۔اینوڈ اور کیتھوڈ اجزاء کے درمیان فاصلے کو کم کیا جا سکتا ہے اور موجودہ کثافت میں اضافہ ہوا ہے.نتیجہ: کم وقت میں بہتر معیار۔
شکل 4: توسیع شدہ دھاتی میش انوڈ پر میش کی چوڑائی کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔میش الیکٹرولائٹ کی گردش میں اضافہ اور گیس کو بہتر طریقے سے ہٹانے کی سہولت فراہم کرتا ہے۔
لیڈ کو پوری دنیا میں قریب سے دیکھا جاتا ہے۔امریکہ میں، صحت کے حکام اور کام کی جگہیں اپنے انتباہات پر قائم ہیں۔الیکٹروپلاٹنگ کمپنیوں کے خطرناک مواد سے نمٹنے کے سالوں کے تجربے کے باوجود، دھات کو زیادہ سے زیادہ تنقیدی نظر سے دیکھا جاتا ہے۔
مثال کے طور پر، ریاستہائے متحدہ میں لیڈ اینوڈس استعمال کرنے والے کسی کو بھی EPA کے وفاقی زہریلے کیمیکل ریلیز رجسٹر کے ساتھ رجسٹر کرنا ہوگا۔اگر کوئی الیکٹروپلاٹنگ کمپنی ہر سال صرف 29 کلو سیسہ پروسس کرتی ہے، تب بھی رجسٹریشن درکار ہے۔
اس لیے امریکہ میں متبادل تلاش کرنا ضروری ہے۔نہ صرف لیڈ اینوڈ ہارڈ کرومیم پلیٹنگ پلانٹ پہلی نظر میں سستا لگتا ہے، بلکہ اس کے بہت سے نقصانات بھی ہیں:
جہتی طور پر مستحکم انوڈس سخت کرومیم چڑھانے کا ایک دلچسپ متبادل ہیں (تصویر 2 دیکھیں) جس میں پلاٹینم کی سطح ٹائٹینیم یا نیبیم پر بطور سبسٹریٹ ہے۔
پلاٹینم لیپت انوڈس سخت کرومیم چڑھانا پر بہت سے فوائد پیش کرتے ہیں۔ان میں درج ذیل فوائد شامل ہیں:
مثالی نتائج کے لیے، انوڈ کو اس حصے کے ڈیزائن کے مطابق ڈھالیں جس کو لیپت کیا جائے۔یہ مستحکم طول و عرض (پلیٹ، سلنڈر، ٹی کے سائز اور یو کے سائز) کے ساتھ انوڈس حاصل کرنا ممکن بناتا ہے، جبکہ لیڈ انوڈس بنیادی طور پر معیاری چادریں یا سلاخیں ہوتی ہیں۔
Pt/Ti اور Pt/Nb انوڈس میں بند سطحیں نہیں ہوتیں، بلکہ متغیر میش سائز کے ساتھ پھیلی ہوئی دھات کی چادریں ہوتی ہیں۔اس سے توانائی کی اچھی تقسیم ہوتی ہے، برقی میدان نیٹ ورک کے اندر اور اس کے ارد گرد کام کر سکتے ہیں (تصویر 3 دیکھیں)۔
لہذا، کے درمیان چھوٹا فاصلہاینوڈاور کیتھوڈ، کوٹنگ کی بہاؤ کثافت زیادہ ہوگی۔پرتوں کو تیزی سے لاگو کیا جا سکتا ہے: پیداوار میں اضافہ ہوا ہے۔ایک بڑے موثر سطح کے رقبے کے ساتھ گرڈ کا استعمال علیحدگی کے حالات کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔
پلاٹینم اور ٹائٹینیم کو ملا کر جہتی استحکام حاصل کیا جا سکتا ہے۔دونوں دھاتیں سخت کروم چڑھانا کے لیے بہترین پیرامیٹرز فراہم کرتی ہیں۔پلاٹینم کی مزاحمتی صلاحیت بہت کم ہے، صرف 0.107 Ohm×mm2/m۔سیسہ کی قدر لیڈ (0.208 ohm×mm2/m) سے تقریباً دوگنی ہے۔ٹائٹینیم میں بہترین سنکنرن مزاحمت ہے، تاہم ہالائیڈز کی موجودگی میں یہ صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔مثال کے طور پر، کلورائد پر مشتمل الیکٹرولائٹس میں ٹائٹینیم کا بریک ڈاؤن وولٹیج pH کے لحاظ سے 10 سے 15 V تک ہوتا ہے۔یہ نائوبیم (35 سے 50 V) اور ٹینٹلم (70 سے 100 V) کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے۔
ٹائٹینیم کے مضبوط تیزاب جیسے سلفرک، نائٹرک، ہائیڈرو فلورک، آکسالک اور میتھین سلفونک ایسڈز میں سنکنرن مزاحمت کے لحاظ سے نقصانات ہیں۔البتہ،ٹائٹینیماس کی مشینی صلاحیت اور قیمت کی وجہ سے اب بھی ایک اچھا انتخاب ہے۔
ٹائٹینیم سبسٹریٹ پر پلاٹینم کی پرت کو جمع کرنے کو پگھلے ہوئے نمکیات میں اعلی درجہ حرارت الیکٹرولیسس (HTE) کے ذریعہ الیکٹرو کیمیکل طور پر بہترین طریقے سے انجام دیا جاتا ہے۔جدید ترین HTE عمل درست کوٹنگ کو یقینی بناتا ہے: پوٹاشیم اور سوڈیم سائینائیڈز کے مرکب سے بنائے گئے 550°C پگھلے ہوئے غسل میں جس میں تقریباً 1% سے 3% پلاٹینم ہوتا ہے، قیمتی دھات کو الیکٹرو کیمیکل طور پر ٹائٹینیم پر جمع کیا جاتا ہے۔سبسٹریٹ کو آرگن کے ساتھ بند نظام میں بند کر دیا جاتا ہے، اور نمک کا غسل ڈبل کروسیبل میں ہوتا ہے۔1 سے 5 A/dm2 تک کے کرنٹ 0.5 سے 2 V کے کوٹنگ تناؤ کے ساتھ 10 سے 50 مائکرون فی گھنٹہ کی موصلیت کی شرح فراہم کرتے ہیں۔
HTE عمل کا استعمال کرتے ہوئے پلاٹینائزڈ انوڈس نے پانی کے الیکٹرولائٹ کے ساتھ لیپت انوڈس کو بہت زیادہ بہتر بنایا ہے۔پگھلے ہوئے نمک سے پلاٹینم کوٹنگز کی پاکیزگی کم از کم 99.9٪ ہے، جو پانی کے محلول سے جمع ہونے والی پلاٹینم کی تہوں سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔کم سے کم اندرونی تناؤ کے ساتھ نمایاں طور پر بہتر لچک، آسنجن اور سنکنرن مزاحمت۔
انوڈ ڈیزائن کو بہتر بنانے پر غور کرتے وقت، سب سے اہم سپورٹ ڈھانچہ اور انوڈ پاور سپلائی کی اصلاح ہے۔بہترین حل یہ ہے کہ ٹائٹینیم شیٹ کی کوٹنگ کو کاپر کور پر گرم اور سمیٹیں۔کاپر ایک مثالی موصل ہے جس کی مزاحمتی صلاحیت Pb/Sn مرکب کے تقریباً 9% ہے۔CuTi پاور سپلائی صرف انوڈ کے ساتھ ہی کم سے کم بجلی کے نقصانات کو یقینی بناتی ہے، لہذا کیتھوڈ اسمبلی پر پرت کی موٹائی کی تقسیم یکساں ہے۔
ایک اور مثبت اثر یہ ہے کہ کم گرمی پیدا ہوتی ہے۔کولنگ کی ضروریات کم ہو جاتی ہیں اور انوڈ پر پلاٹینم کا لباس کم ہو جاتا ہے۔اینٹی سنکنرن ٹائٹینیم کوٹنگ تانبے کے کور کی حفاظت کرتی ہے۔توسیع شدہ دھات کو دوبارہ کوٹنگ کرتے وقت، صرف فریم اور/یا بجلی کی فراہمی کو صاف اور تیار کریں۔انہیں کئی بار دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔
ڈیزائن کے ان رہنما خطوط پر عمل کرتے ہوئے، آپ Pt/Ti یا Pt/Nb ماڈلز کو سخت کرومیم چڑھانے کے لیے "مثالی اینوڈز" بنانے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں۔جہتی طور پر مستحکم ماڈل کی سرمایہ کاری کے مرحلے پر لیڈ انوڈس کے مقابلے میں زیادہ لاگت آتی ہے۔تاہم، جب قیمت پر مزید تفصیل سے غور کیا جائے تو، ایک پلاٹینم چڑھایا ٹائٹینیم ماڈل ہارڈ کروم چڑھانا کا ایک دلچسپ متبادل ہو سکتا ہے۔
یہ روایتی لیڈ اور پلاٹینم اینوڈس کی کل لاگت کے جامع اور مکمل تجزیہ کی وجہ سے ہے۔
PbSn7 سے بنے آٹھ لیڈ الائے اینوڈس (1700 ملی میٹر لمبے اور 40 ملی میٹر قطر) کا موازنہ بیلناکار حصوں کی کرومیم چڑھانے کے لیے مناسب سائز کے Pt/Ti anodes سے کیا گیا۔آٹھ لیڈ اینوڈس کی پیداوار کی لاگت لگ بھگ 1,400 یورو (1,471 امریکی ڈالر) ہے، جو پہلی نظر میں سستی معلوم ہوتی ہے۔مطلوبہ Pt/Ti anodes تیار کرنے کے لیے درکار سرمایہ کاری بہت زیادہ ہے۔ابتدائی خریداری کی قیمت تقریباً 7,000 یورو ہے۔پلاٹینم ختم خاص طور پر مہنگا ہے.صرف خالص قیمتی دھاتیں اس رقم کا 45 فیصد بنتی ہیں۔2.5 µm موٹی پلاٹینم کوٹنگ کے لیے آٹھ انوڈس میں سے ہر ایک کے لیے 11.3 جی قیمتی دھات کی ضرورت ہوتی ہے۔35 یورو فی گرام کی قیمت پر، یہ 3160 یورو کے مساوی ہے۔
اگرچہ لیڈ اینوڈس بہترین انتخاب کی طرح لگ سکتے ہیں، یہ قریب سے معائنہ کرنے پر تیزی سے تبدیل ہو سکتا ہے۔صرف تین سال کے بعد، لیڈ اینوڈ کی کل لاگت Pt/Ti ماڈل سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ایک قدامت پسند حساب کتاب کی مثال میں، 40 A/dm2 کی ایک عام ایپلی کیشن فلوکس کثافت فرض کریں۔نتیجے کے طور پر، 168 dm2 کی دی گئی اینوڈ سطح پر بجلی کا بہاؤ تین سال تک 6700 گھنٹے کے آپریشن میں 6720 ایمپیئر تھا۔یہ ہر سال 10 کام کے اوقات میں سے تقریباً 220 کام کے دنوں کے مساوی ہے۔جیسے جیسے پلاٹینم حل میں آکسائڈائز ہوتا ہے، پلاٹینم کی پرت کی موٹائی آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے۔مثال کے طور پر، اسے 2 گرام فی ملین amp-hours سمجھا جاتا ہے۔
لیڈ اینوڈس پر Pt/Ti کے لاگت کے فائدہ کی بہت سی وجوہات ہیں۔اس کے علاوہ، کم بجلی کی کھپت (قیمت 0.14 EUR/kWh مائنس 14,800 kWh/سال) کی قیمت تقریباً 2,000 EUR سالانہ ہے۔اس کے علاوہ، لیڈ کرومیٹ کیچڑ کو ٹھکانے لگانے کے لیے تقریباً 500 یورو کی سالانہ لاگت کے ساتھ ساتھ دیکھ بھال اور پیداوار کے وقت کے لیے 1000 یورو کی ضرورت نہیں ہے - انتہائی قدامت پسند حساب۔
تین سالوں میں لیڈ اینوڈس کی کل لاگت €14,400 ($15,130) تھی۔Pt/Ti anodes کی قیمت 12,020 یورو ہے، بشمول ریکوٹنگ۔یہاں تک کہ دیکھ بھال کے اخراجات اور پروڈکشن ڈاون ٹائم (1000 یورو فی دن فی سال) کو مدنظر رکھے بغیر، تین سال کے بعد بریک ایون پوائنٹ تک پہنچ جاتا ہے۔اس مقام سے، ان کے درمیان فاصلہ Pt/Ti anode کے حق میں اور بھی بڑھ جاتا ہے۔
بہت سی صنعتیں اعلی درجہ حرارت پلاٹینم لیپت الیکٹرولیٹک انوڈس کے مختلف فوائد سے فائدہ اٹھاتی ہیں۔لائٹنگ، سیمی کنڈکٹر اور سرکٹ بورڈ مینوفیکچررز، آٹوموٹو، ہائیڈرولکس، کان کنی، واٹر ورکس اور سوئمنگ پول ان کوٹنگ ٹیکنالوجیز پر انحصار کرتے ہیں۔مستقبل میں یقینی طور پر مزید ایپلی کیشنز تیار کی جائیں گی، کیونکہ پائیدار لاگت اور ماحولیاتی تحفظات طویل مدتی خدشات ہیں۔نتیجے کے طور پر، لیڈ کو بڑھتی ہوئی جانچ پڑتال کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔
اصل مضمون جرمن زبان میں سالانہ سرفیس ٹیکنالوجی (جلد 71، 2015) میں شائع کیا گیا تھا جسے جرمنی کی ایلن یونیورسٹی آف اپلائیڈ سائنسز کے پروفیسر ٹیمو سارگل نے ایڈٹ کیا تھا۔بشکریہ Eugen G. Leuze Verlag، Bad Saulgau/Germany۔
زیادہ تر دھات کی تکمیل کے کاموں میں، ماسکنگ کا استعمال کیا جاتا ہے، جہاں حصے کی سطح کے صرف کچھ مخصوص حصوں پر کارروائی کی جانی چاہیے۔اس کے بجائے، ماسکنگ کا استعمال ایسی سطحوں پر کیا جا سکتا ہے جہاں علاج کی ضرورت نہ ہو یا اس سے گریز کیا جائے۔اس مضمون میں میٹل فنش ماسکنگ کے بہت سے پہلوؤں کا احاطہ کیا گیا ہے، بشمول ایپلی کیشنز، تکنیک، اور استعمال شدہ ماسکنگ کی مختلف اقسام۔