Germaniyadagi Umicore Electropating yuqori haroratli elektrolitik anodlardan foydalanadi.Ushbu jarayonda platina titan, niobiy, tantal, molibden, volfram, zanglamaydigan po'lat va nikel qotishmalari kabi asosiy materiallarga argon ostida 550 ° C da erigan tuzli hammomda cho'ktiriladi.
2-rasm: Yuqori haroratli elektrolizlangan platina/titan anod uzoq vaqt davomida o'z shaklini saqlab qoladi.
3-rasm: kengaytirilgan mash Pt/Ti anod.Kengaytirilgan metall to'r optimal elektrolitlar tashishni ta'minlaydi.Anod va katod komponentlari orasidagi masofani qisqartirish va oqim zichligini oshirish mumkin.Natija: qisqa vaqt ichida yaxshi sifat.
4-rasm: Kengaytirilgan metall to'r anodidagi to'rning kengligi sozlanishi.To'r elektrolitlar aylanishini oshiradi va gazni yaxshiroq olib tashlashni ta'minlaydi.
Qo'rg'oshin butun dunyoda diqqat bilan kuzatilmoqda.AQShda sog'liqni saqlash idoralari va ish joylari o'zlarining ogohlantirishlariga amal qilmoqdalar.Elektrokaplama kompaniyalarining xavfli materiallar bilan ishlash bo'yicha ko'p yillik tajribasiga qaramay, metallga tobora ko'proq tanqidiy qarash davom etmoqda.
Misol uchun, Qo'shma Shtatlarda qo'rg'oshin anodlaridan foydalanadigan har bir kishi EPA federal zaharli kimyoviy moddalar registrida ro'yxatdan o'tishi kerak.Agar elektrokaplama kompaniyasi yiliga atigi 29 kg qo'rg'oshinni qayta ishlasa, ro'yxatdan o'tish hali ham talab qilinadi.
Shuning uchun AQShda muqobil izlash kerak.Qo'rg'oshin anodli qattiq xrom qoplama zavodi nafaqat bir qarashda arzon ko'rinadi, balki juda ko'p kamchiliklarga ega:
O'lchovli barqaror anodlar - substrat sifatida titanium yoki niobiyda platina yuzasi bo'lgan qattiq xrom qoplamasiga (2-rasmga qarang) qiziqarli alternativ.
Platina bilan qoplangan anodlar qattiq xrom qoplamaga nisbatan juda ko'p afzalliklarga ega.Bularga quyidagi imtiyozlar kiradi:
Ideal natijalarga erishish uchun anodni qoplanadigan qismning dizayniga moslang.Bu barqaror o'lchamdagi (plitalar, silindrlar, T va U shaklidagi) anodlarni olish imkonini beradi, qo'rg'oshin anodlari esa, asosan, standart choyshablar yoki rodlardir.
Pt / Ti va Pt / Nb anodlari yopiq sirtlarga ega emas, balki o'zgaruvchan to'r o'lchamiga ega kengaytirilgan metall plitalarga ega.Bu energiyaning yaxshi taqsimlanishiga olib keladi, elektr maydonlari tarmoq ichida va uning atrofida ishlashi mumkin (3-rasmga qarang).
Shuning uchun ular orasidagi masofa qanchalik kichik bo'lsaanodva katod, qoplamaning oqim zichligi qanchalik baland bo'lsa.Qatlamlarni tezroq qo'llash mumkin: rentabellik ortadi.Katta samarali sirt maydoni bo'lgan panjaralardan foydalanish ajratish sharoitlarini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.
O'lchovli barqarorlikka platina va titanni birlashtirish orqali erishish mumkin.Ikkala metal ham qattiq krom qoplama uchun optimal parametrlarni ta'minlaydi.Platinaning qarshiligi juda past, faqat 0,107 Ohm×mm2/m.Qo'rg'oshinning qiymati qo'rg'oshindan deyarli ikki baravar ko'p (0,208 ohm × mm2 / m).Titan mukammal korroziyaga chidamliligiga ega, ammo galogenidlar mavjudligida bu qobiliyat kamayadi.Masalan, xlorid o'z ichiga olgan elektrolitlardagi titanning parchalanish kuchlanishi pH ga qarab 10 dan 15 V gacha.Bu niobiy (35 dan 50 V gacha) va tantaldan (70 dan 100 V gacha) sezilarli darajada yuqori.
Titan sulfat, nitrat, gidroflorik, oksalat va metansülfonik kislotalar kabi kuchli kislotalarda korroziyaga chidamlilik nuqtai nazaridan kamchiliklarga ega.Biroq,titanishlov berish qobiliyati va narxi tufayli hali ham yaxshi tanlovdir.
Titanli substratda platina qatlamini cho'ktirish eritilgan tuzlarda yuqori haroratli elektroliz (HTE) orqali elektrokimyoviy yo'l bilan eng yaxshi tarzda amalga oshiriladi.Murakkab HTE jarayoni aniq qoplamani ta'minlaydi: taxminan 1% dan 3% gacha platina o'z ichiga olgan kaliy va natriy siyanidlari aralashmasidan tayyorlangan 550 ° C eritilgan vannada qimmatbaho metal elektrokimyoviy ravishda titanga yotqiziladi.Substrat argon bilan yopiq tizimda qulflangan, tuzli hammom esa er-xotin tigelda.1 dan 5 A / dm2 gacha bo'lgan oqimlar 0,5 dan 2 V gacha bo'lgan qoplama tarangligi bilan soatiga 10 dan 50 mikrongacha bo'lgan izolyatsiya tezligini ta'minlaydi.
HTE jarayonidan foydalangan holda platinlashtirilgan anodlar suvli elektrolitlar bilan qoplangan anodlardan ancha ustundir.Eritilgan tuzdan platina qoplamalarining tozaligi kamida 99,9% ni tashkil qiladi, bu suvli eritmalardan yotqizilgan platina qatlamlaridan sezilarli darajada yuqori.Minimal ichki kuchlanish bilan egiluvchanlik, yopishqoqlik va korroziyaga chidamlilik sezilarli darajada yaxshilandi.
Anod dizaynini optimallashtirishni ko'rib chiqayotganda, eng muhimi, qo'llab-quvvatlash strukturasini va anod quvvat manbaini optimallashtirishdir.Eng yaxshi yechim titaniumli qatlamni mis yadrosiga isitish va shamollashdir.Mis Pb/Sn qotishmalarining qarshiligidan atigi 9% ni tashkil etadigan ideal o'tkazgichdir.CuTi quvvat manbai faqat anod bo'ylab minimal quvvat yo'qotishlarini ta'minlaydi, shuning uchun katod majmuasida qatlam qalinligi taqsimoti bir xil bo'ladi.
Yana bir ijobiy ta'sir - kamroq issiqlik hosil bo'lishi.Sovutish talablari kamayadi va anodda platina aşınması kamayadi.Korroziyaga qarshi titan qoplamasi mis yadrosini himoya qiladi.Kengaytirilgan metallni qayta qoplashda faqat ramka va / yoki quvvat manbaini tozalang va tayyorlang.Ular ko'p marta qayta ishlatilishi mumkin.
Ushbu dizayn ko'rsatmalariga rioya qilish orqali siz qattiq xrom qoplamasi uchun "ideal anodlar" yaratish uchun Pt / Ti yoki Pt / Nb modellaridan foydalanishingiz mumkin.O'lchovli barqaror modellar sarmoya bosqichida qo'rg'oshin anodlariga qaraganda qimmatroq.Biroq, narxni batafsilroq ko'rib chiqsak, platina bilan qoplangan titanium modeli qattiq krom qoplamaga qiziqarli alternativ bo'lishi mumkin.
Bu an'anaviy qo'rg'oshin va platina anodlarining umumiy narxini har tomonlama va chuqur tahlil qilish bilan bog'liq.
PbSn7 dan tayyorlangan sakkizta qo'rg'oshin qotishma anodlari (uzunligi 1700 mm va diametri 40 mm) silindrsimon qismlarni xrom bilan qoplash uchun tegishli o'lchamdagi Pt / Ti anodlari bilan taqqoslandi.Sakkizta qo‘rg‘oshinli anod ishlab chiqarish 1400 yevro (1471 AQSh dollari) atrofida turadi, bu bir qarashda arzondek tuyuladi.Kerakli Pt/Ti anodlarini ishlab chiqish uchun talab qilinadigan sarmoya ancha yuqori.Dastlabki xarid narxi 7000 yevro atrofida.Platinali qoplamalar ayniqsa qimmat.Bu miqdorning 45% ni faqat sof qimmatbaho metallar tashkil qiladi.2,5 mkm qalinlikdagi platina qoplamasi sakkizta anodning har biri uchun 11,3 g qimmatbaho metalni talab qiladi.Bir gramm uchun 35 evro narxda bu 3160 evroga to'g'ri keladi.
Qo'rg'oshin anodlari eng yaxshi tanlov kabi ko'rinishi mumkin bo'lsa-da, bu yaqinroq tekshirilganda tezda o'zgarishi mumkin.Faqat uch yil o'tgach, qo'rg'oshin anodining umumiy narxi Pt / Ti modelidan sezilarli darajada yuqori.Konservativ hisoblash misolida, 40 A/dm2 ga teng bo'lgan odatiy qo'llash oqimining zichligini qabul qiling.Natijada, 168 dm2 ma'lum bir anod yuzasida quvvat oqimi uch yil davomida 6700 soat ishlaganda 6720 amperni tashkil etdi.Bu yiliga 10 ish soatining taxminan 220 ish kuniga to'g'ri keladi.Platinaning eritmaga oksidlanishi bilan platina qatlamining qalinligi asta-sekin kamayadi.Misolda, bu million amper-soat uchun 2 gramm hisoblanadi.
Pt/Ti ning qo'rg'oshin anodlaridan ustunligi uchun juda ko'p sabablar mavjud.Bundan tashqari, kamaytirilgan elektr energiyasi (narxi 0,14 EUR/kVt/soat minus 14 800 kVt/soat) yiliga taxminan 2000 evroga tushadi.Bundan tashqari, qo'rg'oshin kromat loyini yo'q qilish uchun yillik xarajat uchun 500 evroga yaqin, shuningdek, texnik xizmat ko'rsatish va ishlab chiqarishni to'xtatib turish uchun 1000 evroga ehtiyoj qolmaydi - juda konservativ hisoblar.
Uch yil davomida qo'rg'oshin anodlarining umumiy qiymati 14 400 yevroni (15 130 dollar) tashkil etdi.Pt/Ti anodlarining narxi 12 020 evro, shu jumladan qayta qoplama.Texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari va ishlab chiqarishning to'xtab qolish vaqtini hisobga olmagan holda ham (yiliga kuniga 1000 evro), zarar ko'rish nuqtasi uch yildan keyin erishiladi.Shu vaqtdan boshlab, ular orasidagi bo'shliq Pt / Ti anodining foydasiga yanada ortadi.
Ko'pgina sanoat yuqori haroratli platina bilan qoplangan elektrolitik anodlarning turli afzalliklaridan foydalanadi.Yoritish, yarimo'tkazgichlar va elektron platalar ishlab chiqaruvchilari, avtomobilsozlik, gidravlika, tog'-kon sanoati, suv inshootlari va suzish havzalari ushbu qoplama texnologiyalariga tayanadi.Kelajakda ko'proq ilovalar ishlab chiqiladi, chunki barqaror xarajat va atrof-muhit masalalari uzoq muddatli tashvishlardir.Natijada, qo'rg'oshin ko'proq tekshiruvga duch kelishi mumkin.
Asl maqola Germaniyaning Aalen amaliy fanlar universiteti professori Timo Sörgel tomonidan tahrirlangan Annual Surface Technology jurnalida (2015 yil 71 jild) nemis tilida nashr etilgan.Eugen G. Leuze Verlag izni bilan, Bad Saulgau/Germaniya.
Ko'pgina metallni tugatish operatsiyalarida niqoblash qo'llaniladi, bu erda faqat qismning sirtining ma'lum joylari qayta ishlanishi kerak.Buning o'rniga, niqoblash ishlov berish talab qilinmaydigan yoki undan qochish kerak bo'lgan sirtlarda ishlatilishi mumkin.Ushbu maqola metall qoplamani niqoblashning ko'plab jihatlarini, jumladan ilovalar, texnikalar va ishlatiladigan turli xil niqoblash turlarini o'z ichiga oladi.