Umicore Electroplating in Duitsland gebruik hoë temperatuur elektrolitiese anodes.In hierdie proses word platinum op basismateriaal soos titanium, niobium, tantaal, molibdeen, wolfram, vlekvrye staal en nikkellegerings in 'n gesmelte soutbad by 550°C onder argon neergesit.
Figuur 2: 'n Hoë temperatuur geëlektroplateer platinum/titanium anode behou sy vorm oor 'n lang tydperk.
Figuur 3: Uitgebreide maas Pt/Ti-anode.Uitgebreide metaalgaas bied optimale elektrolietvervoer.Die afstand tussen die anode- en katodekomponente kan verminder word en die stroomdigtheid verhoog word.Die resultaat: beter kwaliteit in minder tyd.
Figuur 4: Die breedte van die maas op die uitgebreide metaalmaasanode kan aangepas word.Die gaas bied verhoogde elektrolietsirkulasie en beter gasverwydering.
Lood word oor die hele wêreld fyn dopgehou.In die VSA hou gesondheidsowerhede en werkplekke by hul waarskuwings.Ten spyte van die elektroplateringsmaatskappye se jare se ondervinding in die hantering van gevaarlike materiale, word metaal steeds meer en meer krities beskou.
Byvoorbeeld, enigiemand wat loodanodes in die Verenigde State gebruik, moet registreer by die EPA se federale Toxic Chemical Release Register.Indien 'n elektroplateringsmaatskappy slegs sowat 29 kg lood per jaar verwerk, is registrasie steeds nodig.
Daarom is dit nodig om na 'n alternatief in die VSA te soek.Nie net lyk die loodanode-hardverchroomplaat-aanleg met die eerste oogopslag goedkoop nie, daar is ook baie nadele:
Dimensionaal stabiele anodes is 'n interessante alternatief vir harde chroomplatering (sien Fig. 2) met 'n platinumoppervlak op titanium of niobium as 'n substraat.
Platinumbedekte anodes bied baie voordele bo harde chroomplatering.Dit sluit die volgende voordele in:
Vir ideale resultate, pas die anode aan by die ontwerp van die onderdeel wat gedek moet word.Dit maak dit moontlik om anodes met stabiele afmetings (plate, silinders, T-vormig en U-vormig) te verkry, terwyl loodanodes hoofsaaklik standaardplate of stawe is.
Pt/Ti- en Pt/Nb-anodes het nie geslote oppervlaktes nie, maar eerder uitgebreide metaalplate met veranderlike maasgrootte.Dit lei tot 'n goeie verspreiding van energie, elektriese velde kan in en om die netwerk werk (sien Fig. 3).
Daarom, hoe kleiner die afstand tussen dieanodeen die katode, hoe hoër is die vloeddigtheid van die laag.Lae kan vinniger aangewend word: opbrengs word verhoog.Die gebruik van roosters met 'n groot effektiewe oppervlakte kan skeidingstoestande aansienlik verbeter.
Dimensionele stabiliteit kan verkry word deur platinum en titanium te kombineer.Albei metale bied optimale parameters vir harde verchrooming.Die weerstand van platinum is baie laag, slegs 0,107 Ohm×mm2/m.Die waarde van lood is byna twee keer dié van lood (0,208 ohm×mm2/m).Titaan het uitstekende weerstand teen korrosie, maar hierdie vermoë word verminder in die teenwoordigheid van haliede.Byvoorbeeld, die afbreekspanning van titaan in chloriedbevattende elektroliete wissel van 10 tot 15 V, afhangend van pH.Dit is aansienlik hoër as dié van niobium (35 tot 50 V) en tantaal (70 tot 100 V).
Titaan het nadele in terme van korrosiebestandheid in sterk sure soos swawelsuur-, salpetersuur-, fluorwaterstof-, oksaal- en metaansulfonsure.Maartitaniumis steeds 'n goeie keuse vanweë sy bewerkbaarheid en prys.
Die afsetting van 'n laag platinum op 'n titanium substraat word die beste elektrochemies uitgevoer deur hoë temperatuur elektrolise (HTE) in gesmelte soute.Die gesofistikeerde HTE-proses verseker presiese deklaag: in 'n 550°C gesmelte bad gemaak van 'n mengsel van kalium en natriumsianiede wat ongeveer 1% tot 3% platinum bevat, word die edelmetaal elektrochemies op titanium neergesit.Die substraat word in 'n geslote stelsel met argon toegesluit, en die soutbad is in 'n dubbele smeltkroes.Stroom van 1 tot 5 A/dm2 verskaf 'n isolasietempo van 10 tot 50 mikron per uur met 'n deklaagspanning van 0,5 tot 2 V.
Geplatiniseerde anodes wat die HTE-proses gebruik, het baie beter gevaar as anodes wat met waterige elektroliet bedek is.Die suiwerheid van platinumbedekkings van gesmelte sout is ten minste 99,9%, wat aansienlik hoër is as dié van platinumlae wat uit waterige oplossings neergelê word.Aansienlik verbeterde rekbaarheid, adhesie en korrosiebestandheid met minimale interne spanning.
Wanneer dit oorweeg word om die anode-ontwerp te optimaliseer, is die belangrikste die optimalisering van die ondersteuningstruktuur en die anode-kragtoevoer.Die beste oplossing is om die titaniumplaatbedekking op die koperkern te verhit en te wind.Koper is 'n ideale geleier met 'n weerstand van slegs sowat 9% van dié van Pb/Sn-legerings.Die CuTi-kragbron verseker minimale kragverliese slegs langs die anode, dus is die laagdikteverspreiding op die katodesamestelling dieselfde.
Nog 'n positiewe effek is dat minder hitte gegenereer word.Verkoelingsvereistes word verminder en platinumslytasie op die anode word verminder.Anti-roes titaanbedekking beskerm die koperkern.Wanneer uitgestrekte metaal oorgedek word, maak slegs die raam en/of kragtoevoer skoon en berei dit voor.Hulle kan baie keer hergebruik word.
Deur hierdie ontwerpriglyne te volg, kan jy die Pt/Ti- of Pt/Nb-modelle gebruik om "ideale anodes" vir harde verchrooming te skep.Dimensionaal stabiele modelle kos meer op die beleggingstadium as loodanodes.As die koste egter in meer besonderhede oorweeg word, kan 'n platinum-geplateerde titaniummodel 'n interessante alternatief vir harde verchrooming wees.
Dit is te danke aan 'n omvattende en deeglike ontleding van die totale koste van konvensionele lood- en platinumanodes.
Agt loodlegeringsanodes (1700 mm lank en 40 mm in deursnee) gemaak van PbSn7 is vergelyk met gepaste grootte Pt/Ti-anodes vir chroomplatering van silindriese dele.Die vervaardiging van agt loodanodes kos sowat 1 400 euro (1 471 Amerikaanse dollar), wat met die eerste oogopslag goedkoop lyk.Die belegging wat nodig is om die vereiste Pt/Ti-anodes te ontwikkel, is baie hoër.Die aanvanklike koopprys is ongeveer 7 000 euro.Platinumafwerkings is veral duur.Slegs suiwer edelmetale maak 45% van hierdie bedrag uit.’n 2,5 µm dik platinumbedekking benodig 11,3 g edelmetaal vir elk van die agt anodes.Teen 'n prys van 35 euro per gram, stem dit ooreen met 3160 euro.
Alhoewel loodanodes na die beste keuse mag lyk, kan dit vinnig verander by nadere ondersoek.Na slegs drie jaar is die totale koste van 'n loodanode aansienlik hoër as die Pt/Ti-model.In 'n konserwatiewe berekeningsvoorbeeld, aanvaar 'n tipiese toedieningsvloeddigtheid van 40 A/dm2.Gevolglik was die kragvloei by 'n gegewe anode-oppervlak van 168 dm2 6720 ampère by 6700 werkure vir drie jaar.Dit stem ooreen met ongeveer 220 werksdae uit 10 werksure per jaar.Soos die platinum in oplossing oksideer, neem die dikte van die platinumlaag stadig af.In die voorbeeld word dit as 2 gram per miljoen ampere-uur beskou.
Daar is baie redes vir die kostevoordeel van Pt/Ti bo loodanodes.Boonop kos verminderde elektrisiteitsverbruik (prys 0,14 EUR/kWh minus 14 800 kWh/jaar) sowat 2 000 EUR per jaar.Boonop is daar nie meer ’n behoefte aan ’n jaarlikse koste van sowat 500 euro vir die wegdoen van loodchromaatslyk nie, asook 1000 euro vir instandhouding en produksiestilstand – baie konserwatiewe berekeninge.
Die totale koste van loodanodes oor drie jaar was €14,400 ($15,130).Die koste van Pt/Ti-anodes is 12 020 euro, insluitend hercoating.Selfs sonder om instandhoudingskoste en produksiestilstand (1000 euro per dag per jaar) in ag te neem, word die gelykbreekpunt na drie jaar bereik.Van hierdie punt af neem die gaping tussen hulle selfs meer toe ten gunste van die Pt/Ti-anode.
Baie nywerhede trek voordeel uit die verskeie voordele van hoë-temperatuur platinumbedekte elektrolitiese anodes.Vervaardigers van beligting, halfgeleier- en stroombaanborde, motor-, hidroulika-, mynbou-, waterwerke en swembaddens maak staat op hierdie deklaagtegnologie.Meer toepassings sal beslis in die toekoms ontwikkel word, aangesien volhoubare koste- en omgewingsoorwegings langtermyn-kwessies is.Gevolglik kan lood verhoogde ondersoek in die gesig staar.
Die oorspronklike artikel is in Duits gepubliseer in Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) onder redaksie van prof. Timo Sörgel van Aalen Universiteit van Toegepaste Wetenskappe, Duitsland.Met vergunning van Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Duitsland.
In die meeste metaalafwerkingsbewerkings word maskering gebruik, waar slegs sekere areas van die oppervlak van die onderdeel verwerk moet word.In plaas daarvan kan maskering gebruik word op oppervlaktes waar behandeling nie nodig is nie of vermy moet word.Hierdie artikel dek baie aspekte van metaalafwerkingmaskering, insluitend toepassings, tegnieke en die verskillende tipes maskering wat gebruik word.