Umicore Electroplating in Germania usa anodi elettrolitici à alta temperatura.In questu prucessu, u platinu hè dipositu nantu à i materiali di basa, cum'è titaniu, niobiu, tantalu, molibdenu, tungstenu, acciaio inossidabile è alleati di nichel in un bagnu di sali fusi à 550 ° C sottu argon.
Figura 2: Un anodu di platinu / titaniu electroplated à alta temperatura mantene a so forma per un longu periodu di tempu.
Figura 3: Anodu Pt/Ti di maglia allargata.A rete metallica espansa furnisce un trasportu ottimali di l'elettroliti.A distanza trà i cumpunenti di l'anodu è u catodu pò esse ridutta è a densità di corrente aumentata.U risultatu: megliu qualità in menu tempu.
Figura 4: A larghezza di a maglia nantu à l'anodu di maglia metallica espansa pò esse aghjustata.A rete furnisce una circulazione di l'elettroliti aumentata è una migliore rimozione di gas.
U piombu hè attentamente guardatu in tuttu u mondu.In i Stati Uniti, l'autorità sanitarie è i posti di travagliu aderiscenu à i so avvirtimenti.Malgradu l'anni di sperienza di l'imprese di galvanica in u trattamentu di materiali periculosi, u metale cuntinueghja à esse vistu di più è più criticu.
Per esempiu, qualchissia chì usa l'anodi di piombo in i Stati Uniti deve esse registratu cù u Registru Federale di Liberazione di Chemical Toxic di l'EPA.Se una sucietà di electroplating processa solu circa 29 kg di piombo annu, a registrazione hè sempre necessaria.
Dunque, hè necessariu di circà una alternativa in i Stati Uniti.Micca solu a pianta di cromatura dura di l'anodu di piombu ùn pare micca economica à prima vista, ci sò ancu assai svantaghji:
L'anodi dimensionalmente stabili sò una alternativa interessante à u cromu duru (vede Fig. 2) cù una superficia di platinu nantu à titaniu o niobiu cum'è sustrato.
L'anodi rivestiti di platinu offrenu assai vantaghji nantu à a cromatura dura.Questi includenu i seguenti benefici:
Per risultati ideali, adattate l'anodu à u disignu di a parte da rivestire.Questu permette di ottene anodi cù dimensioni stabili (piatti, cilindri, in forma di T è in forma di U), mentre chì l'anodi di piombu sò principalmente fogli o verghe standard.
L'anodi Pt/Ti è Pt/Nb ùn anu micca superfici chjuse, ma piuttostu fogli di metallo espansi cù una dimensione di maglia variabile.Questu porta à una bona distribuzione di l'energia, i campi elettrici ponu travaglià in u circondu di a reta (vede Fig. 3).
Dunque, più chjuca hè a distanza trà uanoduè u catodu, u più altu hè a densità di flussu di u revestimentu.I strati ponu esse appiicati più rapidamente: u rendiment hè aumentatu.L'usu di griglie cù una grande superficie efficace pò migliurà significativamente e cundizioni di separazione.
A stabilità dimensionale pò esse ottenuta cumminendu platinu è titaniu.I dui metalli furniscenu parametri ottimali per a cromatura dura.A resistività di platinu hè assai bassu, solu 0,107 Ohm × mm2/m.U valore di u piombu hè quasi duie volte quellu di u piombu (0,208 ohm × mm2 / m).U titaniu hà una excelente resistenza à a corrosione, ma sta capacità hè ridutta in presenza di alogenuri.Per esempiu, a tensione di rottura di titaniu in l'elettroliti chì cuntenenu cloruri varieghja da 10 à 15 V, secondu u pH.Questu hè significativamente più altu ch'è quellu di niobium (35 à 50 V) è tantalu (70 à 100 V).
U titaniu hà disadvantages in quantu à a resistenza à a corrosione in l'acidi forti cum'è l'acidu sulfuric, nitric, hydrofluoric, oxalic è metansulfonic.Tuttavia,titaniuhè sempre una bona scelta per via di a so machinability è u prezzu.
A deposizione di una strata di platinu nantu à un sustrato di titaniu hè megliu realizatu electrochemically per l'elettrolisi d'alta temperatura (HTE) in salti fusi.U prucessu HTE sofisticatu assicura un rivestimentu precisu: in un bagnu fondu à 550 ° C fattu da una mistura di cianuri di potassiu è di sodiu chì cuntene circa 1% à 3% di platinu, u preziosu metallu hè dipositu elettrochimicu nantu à titaniu.U sustrato hè chjusu in un sistema chjusu cù argon, è u bagnu di salinu hè in un doppiu crucible.I currenti da 1 à 5 A/dm2 furnisce un tassu d'insulazione di 10 à 50 microni per ora cù una tensione di revestimentu di 0,5 à 2 V.
L'anodi platinizati chì utilizanu u prucessu HTE anu superatu assai l'anodi rivestiti cù elettroliti aquosos.A purezza di i rivestimenti di platinu da u sali fusu hè almenu 99,9%, chì hè significativamente più altu ch'è quellu di strati di platinu dipositu da suluzione aquosa.Duttilità significativamente migliorata, aderenza è resistenza à a corrosione cù una tensione interna minima.
Quandu si pensa à ottimisà u disignu di l'anodu, u più impurtante hè l'ottimisazione di a struttura di supportu è l'alimentazione di l'anodu.A megliu suluzione hè di riscalda è ventu u revestimentu di foglia di titaniu nantu à u core di cobre.U ramu hè un cunduttore ideale cù una resistività di solu circa 9% di quella di l'aliati Pb/Sn.L'alimentazione CuTi assicura perdite di energia minima solu longu l'anodu, cusì a distribuzione di u spessore di a capa nantu à l'assemblea di catode hè a stessa.
Un altru effettu pusitivu hè chì menu calore hè generatu.I requisiti di rinfrescamentu sò ridotti è l'usura di platinu nantu à l'anodu hè ridutta.U revestimentu di titaniu anticorrosione pruteghja u core di cobre.Quandu si ricoperte u metale espansu, pulite è preparate solu u quadru è / o l'alimentazione.Puderanu esse riutilizati parechje volte.
Seguendu queste linee di cuncepimentu, pudete aduprà i mudelli Pt / Ti o Pt / Nb per creà "anodi ideali" per a cromatura dura.I mudelli dimensionalmente stabili costanu più in u stadiu d'investimentu cà l'anodi di piombu.In ogni casu, quandu si cunsiderà u costu in più detail, un mudellu di titaniu platinu-platinum pò esse una alternativa interessante à a cromatura dura.
Questu hè duvuta à un analisi cumpletu è cumpletu di u costu tutale di l'anodi di piombo è platinu convenzionali.
Ottu anodi in lega di piombo (1700 mm di lunghezza è 40 mm di diametru) fatti di PbSn7 sò stati paragunati cù anodi Pt / Ti di dimensioni adatte per a cromatura di parti cilindriche.A pruduzzione di ottu anodi di piombu custa circa 1.400 euro (1.471 dollari americani), chì à prima vista pare boni.L'investimentu necessariu per sviluppà l'anodi Pt / Ti richiesti hè assai più altu.U prezzu di compra iniziale hè di circa 7 000 euro.I fini di platinu sò soprattuttu caru.Solu i metalli preziosi puri cuntenenu 45% di sta quantità.Un rivestimentu di platinu di 2,5 µm di spessore richiede 11,3 g di metalli preziosi per ognunu di l'ottu anodi.À un prezzu di 35 euro per gramma, questu currisponde à 3160 euro.
Mentre chì l'anodi di piombo pò sembranu a megliu scelta, questu pò cambià rapidamente dopu una ispezione più stretta.Dopu solu trè anni, u costu tutale di un anodu di piombu hè significativamente più altu ch'è u mudellu Pt / Ti.In un esempiu di calculu cunservatore, assume una densità di flussu di l'applicazione tipica di 40 A/dm2.In u risultatu, u flussu di putere à una superficia di l'anodu di 168 dm2 era 6720 ampere à 6700 ore di funziunamentu per trè anni.Questu currisponde à circa 220 ghjorni di travagliu da 10 ore di travagliu annu.Quandu u platinu oxidizes in suluzione, u gruixu di a capa di platinu diminuisce lentamente.In l'esempiu, questu hè cunsideratu 2 grammi per million amp-hours.
Ci hè parechje ragioni per u vantaghju di u costu di Pt / Ti sopra l'anodi di piombo.Inoltre, u cunsumu d'electricità ridutta (prezzu 0,14 EUR / kWh minus 14,800 kWh / annu) costa circa 2,000 EUR per annu.Inoltre, ùn ci hè più bisognu di un costu annuale di circa 500 euru per a dispusizione di u fangu di cromate di piombo, è ancu di 1000 euros per u mantenimentu è u tempu d'inattività di produzzione - calculi assai cunsirvatori.
U costu tutale di l'anodi di piombu in trè anni era € 14,400 ($ 15,130).U costu di l'anodi Pt / Ti hè di 12.020 euro, cumpresu u ricoating.Ancu senza piglià in contu i costi di mantenimentu è i tempi di inattività di a produzzione (1000 euro per ghjornu à l'annu), u puntu di parità hè ghjuntu dopu à trè anni.Da questu puntu, u distaccu trà elli aumenta ancu più in favore di l'anodu Pt / Ti.
Parechje industrii prufittà di i diversi benefici di l'anodi elettrolitici rivestiti di platinu à alta temperatura.I pruduttori di l'illuminazione, di semiconduttori è di circuiti, l'automobilistica, l'idraulica, a minera, l'acqua è e piscine si basanu in queste tecnulugia di rivestimentu.Più applicazioni saranu certamente sviluppate in u futuru, postu chì i costi sustinibili è e considerazioni ambientali sò preoccupazioni à longu andà.In u risultatu, u piombu pò affruntà un scrutinu aumentatu.
L'articulu uriginale hè statu publicatu in tedesca in Annual Surface Technology (Vol. 71, 2015) editatu da u prufessore Timo Sörgel da Aalen University of Applied Sciences, Germany.Per cortesia di Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau/Germania.
In a maiò parte di l'operazioni di finitura di metalli, a maschera hè aduprata, induve solu certi spazii di a superficia di a parte deve esse processatu.Invece, a maschera pò esse usata nantu à e superfici induve u trattamentu ùn hè micca necessariu o deve esse evitata.Questu articulu copre parechji aspetti di a maschera di finitura metallica, cumprese l'applicazioni, e tecniche è i diversi tipi di mascheratura utilizata.