تجربه نشان داده است که ۹۰% از آزمایش های آبکاری فلزات گرانبها در بشرهای استاندارد انجام می شود. از این رو است که برای آبکاری نمونه ها و یا آبکاری در حمام های کوچک از آندهای بهینه نسبت به سایز و حجم استفاده شود.

رک پلاتینایز platinum rack1

آند برای آبکاری در بشر

این آندها توسط پلاتین در ضخامت های مختلف بسته به محیط کاری و سفارش ارائه می شوند. این رک ها شامل دو آند قابل تعویض و یک نگه دارنده ثابت می باشند. بنابراین می توان از نگه دارنده چندین بار استفاده کرد.

این سیستم برای بشرهای با حجم ۰٫۵ ، ۱ ، ۲ ، ۳ و ۵ لیتر در دسترس بوده و بنا به سفارش برای حجم های دیگر نیز قابل ارائه است.

مزایا

  • کاربری آسان
  • سطح آند بهینه
  • عمر طولانی
  • ایستایی در بشر
  • نصب آسان
  • بدون نیاز به سیم کشی
  • قابلیت تعویض آند

رک پلاتینایز platinum rack

سایز اجزا برای بشرهای مختلف

رک پلاتینایز 3platinum rack.jpg

آندهای تیتانیوم پلاتین شده ویژگیهای الکتروشیمیایی عالی پلاتین را با خصوصیات خوردگی مناسب تیتانیوم ترکیبآندهای پلاتین می کنند. لایه های کاربردی الکتروکاتالیستی پلاتین یا انواع اکسیدهای فلزی گرانبها تقریباً در کل صنعت الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.

این پوشش پلاتین با استفاده از نمک Q اعمال می شود و علاوه بر انعطاف پذیری بالا و حداکثر خلوص ، چسبندگی بسیار خوبی نیز دارا می باشد. ضخامت استاندارد لایه پلاتین ۲ تا ۵ میکرون است . طول عمر آندهای تیتانیوم پلاتین شده به طور خاص به محیط کار (الکترولیت) و جریان آندی (چگالی جریان اعمالی) بستگی دارد.

فلزات مقاوم به خوردگی مانند تیتانیوم ، نیوبیوم ، تانتالیوم ، مولیبدن و تنگستن معمولاً به عنوان بستر در تولید این آند ها استفاده می شوند. با این وجود از آلیاژهای مختلف فولادی و آلیاژهای نیکل نیز استفاده می شود. این پوشش بر روی زیر لایه به شکل توری ، ورق ، میله ، سیم یا لوله اجرا می شود.

این آندها ویژگی های زیر را دارا می باشند  و مزایایی نسبت به آندهای حل شونده و آندهای سرب دارند:

مزایاآندهای پلاتین

  • انعطاف پذیری بالا ، امکان اعمال با طراحی خاص
  • تولید آندهای با اشکال پیچیده
  • صرفه جویی در مصرف انرژی
  • وزن کم (به ویژه آندهای توری شکل)
  • مقاومت در برابر خوردگی خوب
  • مدت زمان طولانی خدمات حتی در چگالی جریان بالا
  • پایداری ابعادی ، دوام طولانی مواد پایه
  • نگهداری آسان
  • آبکاری مجدد آند
  • آبکاری همگن ، کیفیت بالاتر محصول نهایی

کاربرد

  • آبکاری کروم سخت (حلقه های پیستون ، سیلندرهای چاپی و غیره)
  • آبکاری فلزات گرانبها و غیر گرانبها
  • الکترونیک و صنعت نیمه هادی
  • مهندسی فرآیند شیمیایی
ضخامت کاربردی آندهای پلاتین
حمام رودیوم (اسید قوی) ۲٫۵ µm
حمام طلا (اسید ضعیف) ۱٫۵ µm
حمام طلا (قلیایی) ۱٫۵ µm
آبکاری کروم سخت، بدون فلوئور(Pt-Ti)، حاوی فلوئور(Pt-Nb) ۲٫۵/۵ µm
آبکاری نیکل و آلیاژهای نیکل ۱٫۵ µm
پساب سیانیدی ۱٫۵ µm
آندایزینگ ۱٫۵/۲٫۵ µm

مشخصات فنی

فلز پایه تیتانیوم
گرید گرید ۱ (DIN 3.7025) یا گرید ۲ (DIN 3.7035)
فرم زیر لایه توری, ورق, لوله, میله, سیم
ابعاد مطابق سفارش
ضخامت لایه پلاتین ۲ – ۲۰ µm / استاندارد : ۲ – ۵ µm
دانسیته جریان max. 75 A / dm2
Type of application Anode / bipolar electrode
pH ۰ – ۱۱
دمای حمام: max. 60 °C

تا قبل از آندهای پلاتین تمامی استانداردها برای آبکاری کروم سخت آندهای سرب را پیشنهاد می کردند. ولی امروزه با بررسی های صورت گرفته نتایج چشمگیری حاصل شده است که سبب برتری کیفیت و صرفه اقتصادی شده است.

از این رو رویکرد صنایع در این امر تغییر کرده و صنعت آبکاری با توجه به برنامه ریزی بلند مدت به سه دلیل اساسی آندهای پلاتین را جایگزین آندهای سرب کرده اند : کیفیت می بایست در بلند مدت با اختلاف بالاتر باشد، هزینه ها در بلند مدت نباید از کنترل خارج شود و مقررات زیست محیطی می بایست رعایت شود.

به همین دلیل آندهای با پوشش پلاتین کارآمدترین راه حل برای دستیابی به این اهداف می باشند. به طور کلی با توجه به ویژگی های آندهای پلاتین، آندهای سرب پس از ۳ سال مزیت رقابتی خود را از دست می دهند و دیگر از نقطه نظر اقتصادی به صرفه نمی باشند. در نهایت تمامی آبکاران با بررسی اطلاعات بدست آمده می توانند مشاهده کنند که این جایگزینی سبب برتری آنها خواهد شد.

 مزایای کیفی

  • بهترین کیفیت پوشش دهی
  • امکان آبکاری اشکال پیچیده
  • دوام و پایداری ابعادی بالا

مزایای اقتصادی

  • طول عمر طولانی
  • غیر مصرفی (قابل استفاده مجدد چندین بار)
  • بدون خرابی ( سبب توقف تولید نمی شود )
  • صرفه جویی در مصرف انرژی (هدایت بهتر)

مزایای زیست محیطی

  • مواد سمی از جمله لجن کرومات سرب ایجاد نمی شود
  • افزایش ایمنی مخزن به دلیل وزن کم

آبکاری کروم سخت آبکاری کروم سخت

آندهای تیتانیوم و نیوبیوم فعال شده با پوشش پلاتین برای سال‌های زیادی به عنوان آندهای نامحلول در صنعت آبکاری استفاده شده اند. اخیراً استفاده از آندهای تیتانیوم و نیوبیوم با پوشش پلاتین در وان‌های آبکاری کروم سخت رو به افزایش بوده و جایگزین آندهای سربی و آلیاژی شده‌اند.

آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین (تیتانیوم پلاتینایز) مزایای زیر را در مقایسه با آندهای سربی دارا می‌باشند:

  • افزایش تولید با کاهش زمان آبکاری
  • کاهش یا حذف فرایندهای ثانویه مانند سنگ‌زنی
  • شکل هندسی آندها در طول زمان ثابت باقی می‌ماند و تغییری در شرایط بهینه آبکاری ایجاد نمی‌شود.
  • طول عمر بالا و تعمیر و نگهداری بسیار کم
  • افزایش طول عمر حمام

آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین 

پلاتین دارای خواص منحصر به فردی از جمله مقاومت الکتریکی پایین و مقاومت خوردگی بالا است. از این رو بر روی بستر تیتانیوم یا نیوبیوم لایه نازکی از پلاتین به ضخامت ۲ تا ۵ میکرومتر آبکاری می‌شود تا در عین استفاده از خواص استثنایی پلاتین مقرون به صرفه نیز باشد. تیتانیوم به دلیل مقاومت به خوردگی عالی در بسیاری از محیط‌ها از جمله اسیدی و کلریدی اغلب اولین انتخاب به عنوان زیر لایه است.

آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین در طیف گسترده‌ای از شکل و سایز از جمله سیم، مفتول، لوله، ورق و توری در دسترس می‌باشند. آندهای تهیه شده به شکل توری یا همان مش بسیار کارآمد بوده و دارای ضریب سطح ۵/۰ تا ۳/۲ دسی متر مربع می‌باشد.

مزایای آندهای تیتانیوم پلاتینایز در مقابل آند های سربی در فرآیند آبکاری کروم سخت

  • ثبات اندازه و شکل

در طول فرآیند آبکاری آندهای سربی تغییر سایز می‌دهند که به دلیل اکسید سرب است که در حین فرآیند ایجاد می‌شود همچنین آندهای سربی بزرگ تحت تاثیر وزن خودشان افزایش طول پیدا می‌کنند در حالی که آندهای تیتانیومی در طول عمر خود پایدار هستند و به راحتی می‌توان آن‌ها را در اشکال پیچیده و بلند حتی تا ۴ متر تولید کرد در نتیجه آندها بسیار دقیق تولید می‌شوند تا آبکاری با کمترین تلورانس انجام شود و نیازی به عملیات ثانویه و باربرداری نباشد.

  • سطح فعال همگن با طول عمر بالا

هنگام استفاده از آندهای سربی، رسوباتی از اکسید سرب تشکیل شده که به تدریج به سولفات سرب و کرومات سرب تبدیل می‌شوند و هدایت الکتریکی خوبی ندارند. در مقابل بر روی آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین رسوبی ایجاد نمی‌شود و در تمام طول عمر خود کارایی حداکثری را حفظ می‌کنند.

  • کاهش خطرات زیست محیطی و کاهش هزینه تعمیرات

در آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین، پسیو شدن روی نمی دهد لذا نیازی به برس‌کاری و یا تمیزکاری شیمیایی آندها نیست و به دلیل عدم تشکیل لجن سرب، طول عمر حمام افزایش می‌یابد؛ در صورتی که به ازای آبکاری یک کیلوگرم کروم در حمام اسید سولفوریک ۳ گرم سرب به حمام وارد می‌شود و این میزان لجن در سایر حمام‌ها به مراتب بیشتر است.

  • قدرت پرتاب بالای آندهای توری شکل و امکان استفاده در جریان بالا

در الکترولیز، واکنش‌ها ابتدا در گوشه‌ها و لبه‌ها انجام می‌شوند در حالی که در آندهای توری شکل عملا گوشه‌ها و لبه‌ها در سرتاسر سطح آن توزیع شده‌اند که سبب ایجاد دانسیته جریان یکنواخت شده و در نهایت عملکرد بهینه آب کاری را به همراه دارد. آندهای بزرگ توری شکل از یک سو قدرت پرتاب را بهبود می‌دهند و از سوی دیگر اجازه می‌دهند محلول به آسانی حرکت کند که تعادل الکترولیت سبب بهبود فرایند آبکاری می‌شود.

  • کارکرد آسان و پوشش دهی مجدد

به دلیل وزن بالای آندهای سربی و محدودیت‌های کاری اغلب به صورت ناشیانه و نادرست جایگذاری می‌شوند. در حالی که وزن کم آندهای توری شکل کاربرد راحت‌تر و ایمن‌تری را به همراه دارند. همچنین در مواقع نیاز، این آندها را به راحتی می‌توان از حمام خارج و یا جابه جا کرد. تمامی این عوامل سبب می‌شود که هزینه‌های عملیاتی به شدت کاهش یابد.

ملاحظات در زمان تعویض آندهای سربی با آندهای تیتانیومی پلاتینایز

در جایی که آندهای معمولی با آندهای پلاتینایز جایگزین می‌شوند باید اطمینان حاصل شود که تمامی عوامل بررسی شده‌اند تا از تمام پتانسیل فنی این آندها استفاده کامل شود. تغییر فرآیند آبکاری که شامل روش و هزینه‌های آبکاری است ضروری می‌باشد تا بازگشت سرمایه استفاده از این تکنولوژی هر چه سریع‌تر محقق شود.

ملاحظات

  • تمیز کردن کامل مخزن آبکاری و تجهیزات مرتبط با آن و تصفیه سرب باقیمانده در سیستم
  • ترکیب حمام و شرایط آبکاری
  • دانسیته جریان و ولتاژ عملیاتی
  • طراحی آند و جایگزاری درست آن‌ها

عمر مفید این آندها بستگی به ترکیب الکترولیت و دانسیته جریان اعمالی دارد. از این رو در حمام‌های حاوی فلوئورید و دانسیته جریان بالاتر از ۷۵ آمپر بر دسی متر مربع آند‌های نیوبیوم با پوشش پلاتین در مقایسه با آندهای با بستر تیتانیومی پیشنهاد می‌شوند.

آندهای تیتانیوم و نیوبیوم با لایه‌ای نازک از پلاتین معمولا ۲ الی ۵ میکرو متر پوشش داده می‌شوند که پس از سال‌ها مصرف این آندها، تیتانیوم یا نیوبیوم زیرلایه پسیو شده و سبب می‌شود در یک دانسیته جریان ثابت ولتاژ افزایش یابد. در ولتاژهای عملیاتی معمول، اصولا فلز پایه مورد حمله قرار نمی‌گیرد.

در بیشتر فرایندهای آبکاری نرخ سایش پلاتین پایین است که این امر گویای طول عمر بالای این آندها است. در حمام‌های کروم حاوی اسید سولفوریک نرخ انحلال پلاتین ۱ تا ۴ گرم به ازای یک میلیون آمپر بر ساعت می باشد (طراحی دقیق آن‌ها سبب افزایش مزایای آن شده و طول عمر را به حداکثر می‌رساند).

نمونه‌هایی از مزایای آندهای تیتانیوم با پوشش پلاتین

طبق یک گزارش صنعتی، یک تولیدکننده پیستون هیدرولیک جهت افزایش تولید می‌بایست تعداد آندهای سربی را افزایش می‌داد که به دلیل محدود بودن فضای آبکاری سرمایه‌گذاری سنگینی مورد نیاز بود. تولیدکننده با آندهای سربی می‌توانست به شش قطعه در هر حمام آبکاری کند که با جایگزینی آندهای سربی با آندهای پلاتینایز شده‌ی سیلندری شکل، قطعات آبکاری به ۱۴ عدد به ازای هر حمام افزایش یافت. پس از ارتقای موفقیت‌آمیز اولین حمام، تولید کننده سایر حمام‌ها را نیز ارتقا داد و پس از گذشت پنج سال و به ازای ۱۰ شیفت در هفته سبب صرفه جویی قابل توجهی در سرمایه‌گذاری و هزینه عملیاتی شد.

شرکت دیگری می‌بایست به شش قسمت از سیلندر با ابعاد مختلف که در گیربکس هواپیما مورد استفاده بود را پوشش می‌داد. به طور سنتی مشتری بخش‌هایی که نباید کروم داده می‌شد را می‌پوشاند و سپس جهت رسیدن به ضخامت مورد نظر قطعه را سنگ میزد. جهت حذف مرحله ماسک زدن، آندهای پلاتینایز شده ساخته شد که شامل ۶ سیلندر توی شکل بود که برای همه مناطقی که می‌بایست پوشش داده شود استفاده شد. فاصله آند و کاتد، یکسان در نظر گرفته شد و این امر باعث باعث شد پوششی یکنواخت ایجاد شود و عملیات سنگ زنی به شدت کاهش یابد. با ارتقای کل سیستم آبکاری، زمان تولید کاهش و میزان تولید افزایش یافت.

 

جمع بندی

آندهای تیتانیومی با پوشش پلاتین جایگزین مناسبی برای آن آندهای سربی در فرآیند آبکاری کروم می‌باشند. این محصول پوششی با کیفیت بالا ایجاد می‌کند که سبب افزایش بهره‌وری و توان عملیاتی می‌شود. تجزیه و تحلیل‌های مالی نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری اولیه بالا در این تکنولوژی در مدت کوتاهی جبران می‌شود.

چندین روش برای تهیه خوشه‌هاي فلزی با پراکندگی بالا و در عین حال امکان کنترل اندازه متوسط خوشه‌ها پیشنهاد شده است:

۱- روش اشباع:

این روش عموماً برای پوشش دهي روي زيرلايه‌هاي کربني استفاده مي‌شود. در اين روش ابتدا زيرلايه داخل محلول حاوي نمك‌هاي فلزي مناسب غوطه ور شده و آنقدر زمان داده مي‌شود تا زيرلايه از اين نمك‌ها اشباع شود و يا محلول حاوي نمك‌هاي فلزي مناسب روي زيرلايه ريخته مي‌شود. سپس به زيرلايه اشباع شده زمان داده مي شود تا خشك شود و يا بدون خشك كردن داخل محلول حاوي عوامل احياء کننده قوی قرار داده مي شود. بدين ترتيب نمك ها توسط عوامل احياء كننده احياء شده و روی سطح، تجمعات فلزی بوجود می‌آورند.

۲- روش تبخير:

در اين روش نيز زيرلايه داخل محلول حاوي يون فلز قرار مي‌گيرد و زمان داده مي‌شود تا اشباع شود يا محلول روي آن ريخته مي‌شود با اين تفاوت كه در اين روش، تركيب محلول مواد آلي حاوي يون فلز مي‌باشد. بعد از مرحله اشباع، به زيرلايه اشباع شده حرارت داده مي‌شود تا اجزاء آلي تبخير شده و پوشش فلز باقي بماند.

۳- روش حالت جامد:

در اين روش زيرلايه داخل نمک‌هاي فلزي مناسب قرار داده شده و سپس حرارت داده مي‌شود. در دماهاي بالا، نمك‌هاي فلزي با زيرلايه در حالت جامد واكنش داده و پوشش فلز ايجاد مي‌كنند.

۴- روش رسوب دهي الکترولس:

در اين روش زيرلايه داخل محلول الكترولس قرار داده مي‌شود. محلول‌هاي الكترولس، محلول‌هاي نمکي هستند كه يون‌هاي موجود در آنها به کمک عوامل احياء کننده يا کاتاليست‌ها يا به صورت خودبخود احیاء شده و بدين ترتيب پوشش ايجاد  مي‌شود. اين روش براي ايجاد پوشش‌هاي فلزي با اندازه نانو بر روي نگهدارنده‌هاي مناسب استفاده مي‌شود.

۵- رسوب دهي الکتروشيميايي:

جهت توليد نانو ساختارهاي Pt با رسوبات Pt/Ru، روش رسوب دهي الکتريکي پالسي به عنوان يک روش با تنوع زياد شناخته شده که به دليل راحتي فرآيند، خلوص بالاي رسوبات و راحتي کنترل اندازه ذرات استفاده می‌شود. با اين حال، روش رسوب دهي الکتريکي پالسي در الکتروليت‌هاي حاوي يون‌هاي نمک Pt عموماً باعث ايجاد ذرات کاتاليزوري نسبتاً بزرگ در طول رسوب دهي الکتريکي مي‌گردد. در اين ارتباط، جهت رسوب نانو خوشه‌هاي Pt با فعاليت زياد بر روي نگهدارنده‌هاي کربني مختلف از الکتروليت‌هاي آبي، روش رسوب دهي الکتريکی پالسی پيشنهاد شده است.

اگر یک لایه نازک پلاتین بر روی فلز پایه تیتانیم به روش‌های گوناگون نشانده شود، پلاتین نقش یک آند را می‌تواند بازی کند و تیتانیم شکل یک فیلم عایق الکتریکی را توسط آندایزینگ دارد. پلاتین یک ماده خنثی است، اما پایه و اساس هدایت الکتریکی است. بدین ترتیب پلاتین به عنوان آند می‌تواند عمل کند. علت استفاده از فلزاتی مانند تیتانیم، نیوبیم و یا تانتالم به عنوان فلز پایه را می‌توان این گونه بیان کرد که تحت شرایط آندی به وسیله یک فیلم اکسیدی چسبنده، خنثی و عایق سطحی محافظت شده و از این رو در برابر حفره‌های موجود در پوشش پلاتین مقاومت به خوردگی دارند.

کاربردهای پلاتین و آلیاژهای آن (پلاتینایز) برای مکان‌هایی که انتقال جریان مورد نیاز است تعریف میشوند. آندهای مورد استفاده از این مواد میتوانند در چگالی جریان‌های بیشتر از A/m2 1000 به ازای سطح پلاتینایز به صورت رضایتبخش عمل کنند. اما تغییرات ولتاژ نشان داده است که مقدار کمتری از طراحی اصولی جریان مورد استفاده، قابل کاربرد است. در الکترولیت‌های شامل یون‌های کلرید، فیلم اکسید روی تیتانیم بر اثر استفاده از ولتاژهای متجاوز از ۸ ولت شکسته می‌شود و در مورد نیوبیم و تانتالم تا ولتاژ ۴۰ ولت مجاز است ، ولتاژهای بالاتر ممکن است برای قطعاتی که تمام سطح آند پلاتینایز شده یا محیط‌های غیره کلریدی استفاده گردد. عمر فیلم پلاتین ممکن است بوسیله مغناطیسی شدن و امواج فرکانس موجود در اعمال جریان تحت تاثیر باشد. بنابر این از اعمال امواج با فرکانس‌های کمتر از ۵۰ هرتز باید اجتناب ورزید. همچنین عمر مصرف فیلم پلاتین ممکن است متاثر از مقاومت الکترولیت باشد. با افزایش مقاومت الکترولیت نرخ مصرف آن افزایش میابد.

هدایت الکتریکی آندهای تیتانیم پلاتینایز توسط حسینی وهمکارانش در سال ۲۰۰۷ و ۲۰۱۲ مورد بررسی قرار گرفت نتایج به این گونه بود که دو الکترود نانو لوله Pt/Ti و Pt/TiO2/Ti مورد تجزیه و تحلیل ولتامتری چرخه ای قرار گرفتند، الکترودها درون محلول رقیق اسید سولفوریک قرار گرفته بودند. بررسی میکروسکوپی الکترونی نشان داد که سطح الکترود Pt/Ti حالت پلی کریستال مشابه با مشخصه الکترود پلاتین است، اما سطح الکترود Pt/TiO2/Ti به صورت پلی کریستال‌هایی با سطح ناهموار و کمی متفاوت از سطح الکترود پلاتین می‌باشد. ولتامتری چرخه‌ای برگشت پذیر در محلول پتاسیم فری سیانید هدایت الکتریکی خوبی را بین پلاتین و فلز پایه برای الکترود Pt/TiO2/Ti با وجود لایه اکسیدی، بدون هیچ گونه مقاومت سطحی نشان داد، سپس رفتار الکتریکی کاتالیستی این نوع الکترود در الکترو اکسیداسیون گلیسرول مورد مطالعه قرار گرفت که رفتار کاتالیستی مطلوبتری نسبت به الکترود پلاتین از خود نشان داد. همچنین نانو ذرات پلاتین (Pt-NP) روی سطح نانو لوله اکسید تیتانیم (TN) توسط روش میکرو امولسیون (ترکیب سه جزئی، نمک‌های فلزی+ آب+ روغن یا یک نوع الکل چرب+ ماده فعال سطحی هستند که سنتز نانو ذرات را انجام می‌دهند) رسوب داده شده است. مورفولوژی سطح Pt-NP / TN با میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت و روش ولتامتری چرخه ای و روش‌های کرونو  آمپرومتریک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که جریان‌های پیک اکسیداسیون بر روی الکترود Pt-NP / TN برای اکسیداسیون اسید فرمیک چندین برابر بزرگتر از یک الکترود پلاتین با سطحی صاف است و تأثیر کاتالیز بهتر و پایداتر این الکترودها را تأیید می‌کنند. همچنین این الکترودها (Pt-NP / TN) پتانسیل کاربردی مناسب برای سلول‌های سوخت دارند.

الکترود پلاتینایز به عنوان یک روش الکتروشیمیایی برای تصفیه فاضلاب توسط ساکالیز و همکارانش در سال ۲۰۰۶ در صنعت نساجی براساس فرایند الکترولیز مورد بحث قرار گرفته است. در سلول الکتروشیمیایی ساخته شده، از پلکسی گلاس، پشم کربن به عنوان کاتد استفاده می‌شود، دو الکترود الماس مصنوعی (Nb/D) و تیتانیوم پلاتینایز (Pt/Ti) به عنوان آند مورد آزمایش قرار می‌گیرند. پارامترهای موثر بر روش مانند ماهیت و مقدار الکترولیت، PH و پتانسیل کاربردی، دما و جریان در مورد نمونه واقعی آب فاضلاب مورد مطالعه قرار گرفته است. شاخص‌های سنجش آلودگی فاضلاب از قبیل میزان مصرف اکسیژن بیوشیمیایی (BOD5)، تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD)، کل کربن آلی (TOC)، مصرف انرژی و کارایی آندها، و همچنین غلظت کلر (Cl) و هیپوکلریت (ClO) با استفاده از هر دو الکترود Pt / Ti و Nb / D به عنوان آند بررسی گردیده است. هر دو الکترود در پاکسازی فاضلاب موثر بوده است، به ویژه در حذف رنگ از فاضلاب تا ۹۰ % تاثیرگذار بوده‌اند. البته میزان تاثیر گذاری الکترود Nb/D بیشتر گزارش شده است. میزان آلایندگی‌های BOD5، COD و TOC به ترتیب ۶/۴۹ %، ۳/۹۳ % و ۴/۵۲ % کاهش می‌یابد.

تیتانیم پلاتینایز کاربرد وسیعی در موارد از قبیل جهت حفاظت كاتدي تانك‌هاي مخزني رو و زير زميني، محيط‌هاي دريايي، حفاظت كاتدي در اسكله‌ها و بنادر و بدنه کشتی‌ها، روكش كابل‌هاي الكتريكي، آبکاری طلا، قلع، روديم، مس و نيكل، آبکاری کرم سخت با سرعت بالا، سل‌های الکتریکی، الکترو کلروناسیون، الکتروهیدرولیز، حفاظت کاتدی، عملیات تصفیه آب، بازیابی فلزات کمیاب، الكتروليز آب نمك، آب شور و شيرين و در محيط‌هاي با ميزان فلوئور بالا و به عنوان عنصر خاص و مقاوم در محیط‌های خیلی خورنده استفاده دارد. البته در کشور ما کاربرد تیتانیم پلاتینایز در حفاظت کاتدی، عملیات تصفیه آب و آبکاری طلا استفاده  فراوانی دارد.

پلاتین عموما در سال‌های اخیر در صنایع الکتروشیمی کاربرد نسبتا فراوانی داشته است. اما کاربرد و آوازه آن به واسطه گران قیمت بودنش کاهش یافت است. در سال ۱۹۲۲ استیونس مقاله ای در مورد استفاده اقتصادی تر از پلاتین ارائه کرد که آبکاری روی تانتالم و تنگستن بعنوان فلزات پایه انجام شده بود. در آن زمان تیتانیم به صورت خالص و تجاری موجود نبود. در سال ۱۹۵۵ روزنبالت و کوهن کاربرد‌های نیوبیم و تانتالم پلاتینایز را که در حفاظت کاتدی کاربرد داشتند ارائه کردند. با این حال تا سال ۱۹۵۸ که استفاده از آندهای نوع پلاتینایز متداول نشده بود، تیتانیم آبکاری شده با پلاتین در مقاله ای توسط کوهن و دیگران بررسی گردید. در همان سال حفاظت کاتدی بصورت فراوان به عنوان یک کار تجارتی انجام گردید.

آندها به صورت کاربردی از تیتانیم کار شده بودند، که ممکن بود به شکل میله، ورقه، سیم، تیوب یا توری تولید شده، که تمام آن یا قسمتی از آن بوسیله فلزی با ضخامت کم به نام پلاتین پوشش داده می‌شوند.

معمولا با ضخامت پوشش ۱ تا ۵ میکرومتر بوده و جریان توسط الکترودها فقط از فصل مشترک میان قسمت‌های پلاتینایز عبور داده می شود و هر قسمتی از تیتانیم بدون پوشش باشد توسط فیلم اکسیدی که روی سطح آن به صورت الکتریکی ایجاد شده تحت حفاظت قرار میگیرد. تیتانیم پلاتینایز بصورت ماده‌ای با کاربرد وسیع در حفاظت کاتدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرچه در سال‌های اخیر نیوبیم پلاتینایز خصوصا در آمریکای شمالی کاربرد فراوانی پیدا کرده است.

در الکترو کاتالیست‌هایی که واکنش آندی موجود توسط فلزات پایه تیتانیم، تانتالم و نیوبیم حمایت می‌شود، اساس این نوع از آند بعد از گذشت ۲۰ سال تغییری نخواهد داشت.

 

فلزات نجیب گروه پلاتین، فلزات جدیدی هستند. اولین گزارش روی پلاتین به صورت محدود در سال ۱۵۵۷ در خصوص مشکلات فرایند ذوب طلا و نقره در معادن اسپانیایی جنوب و مرکز قاره آمریکا مشاهده شده است، که شامل فلزات ناشناخته گروه پلاتین می‌گردید. در یک دوره طولانی اثر ناخالصی در نقره بررسی شد و در یک حکم توسط ملکه اسپانیا، ایزابلا برای ثابت نگه داشتن مقدار خلوص نقره ریختن پلاتین به رودخانه آمازون رسما دستور داده شد. بدین ترتیب از ساخته شدن نامطلوب طلا و نقره جلوگیری شد. اسم پلاتین از کلمه اسپانیایی پلاتینو یا نقره با کیفیت نامرغوب بدست آمده است.

در قرن هجدهم شیمیدانان بیشتر به سوی فلز سفید آمریکایی جذب شدند که خواص جالب بسیاری را دارا بود. در سال ۱۷۳۵ پلاتین از جنوب آمریکا به وسیله ملوانان اسپانیایی آورده شد. اولین شرح کامل پلاتین به وسیله واتسون نگاشته شد. در اواخر قرن ۱۸ میلادی پلاتین در کار‌های آزمایشگاهی و صنایع شیمیایی کاربرد پیدا کرد. پلاتین خالص اولین بار در سال ۱۸۰۳ به وسیله ویلیام واتسون مشاهده گردید، و روشی برای خالص سازی و ساختن پلاتین که فلزی نرم و قابل انعطاف است پیشنهاد کرد.

هنگام مطالعه کانه پلاتین در سال ۱۸۰۳ واتسون دو عنصر دیگر یعنی پالادیم و رودیوم را نیز کشف کرد پالادیوم زمانی که ستاره پلاس در آن زمان به زمین نزدیک می‌شود به آن اسم نامیده شد. رودیوم نیز بدلیل اینکه نمک آن به رنگ قرمز گل رز است بر اساس واژه یونانی رادون به این اسم نامیده شد.

خواص حرارتی

پلاتین دارای باندهای بین اتمی قوی است که شامل خواص پارامتر‌های حرارتی با مقدار بالا می‌گردد. خواص حرارتی نظیر نقطه ذوب و جوش، گرمای نهان ذوب و تبخیر، سرعت تبخیر، هدایت گرمایی، هدایت حرارتی و انبساط حرارتی عواملی هستند که یک فلز را برای استفاده در ساختارهایی تنش حرارتی مناسب یا نامناسب می‌سازد، مخصوصا برای محاسبات ترموشیمی، بهبود شرایط ذوب بهینه، انتخاب نمودار‌های عملیات حرارتی و ارزیابی مقاومت حرارتی مواد. نقطه ذوب بیشتر فلزات گروه پلاتین از C֯ ۱۵۰۰ بیشتر است که این موضوع به وسیله آزمایش‌های علمی تایید شده است. تبخیر فلزات برای قسمت‌هایی که در سرویس با دمای بالا و فشار گاز کم باقی می مانند با اهمیت می‌شود.

خواص الکتریکی و ترموالکتریکی

فلزات گروه عناصر واسطه که فلزات گروه پلاتین را نیز شامل می‌شوند، فلز پلاتین یکی از پایین ترین مقاومت‌های الکتریکی را نشان می‌دهد. البته تنوع مقاومت الکتریکی به مکان عناصر مورد نظر در سیستم پریودیک آنها دارد که به وسیله ساختار الکترونی آنها توجیح می شود.

خواص ترموالکتریکی مستقیما در رابطه با ساختار فلزات و آلیاژها می باشد و نتیجه اندر کنش الکترون‌ها در یک شبکه کریستالی است. پدیده ترموالکتریک ناشی از نفوذ حرارتی حامل های جریان هستند.

خواص مکانیکی و تغییر شکل پلاستیک

خواص مکانیکی فلزات تابعی از سازماندهی هدایت الکترونی میان یون‌های مستقر در مکان‌های شبکه کریستالی است. تغییر شکل پلاستیکی به وسیله ترکیب شیمیایی ماده، سازماندهی ترکیب ساختار، نحوه توزیع فازها، ساختار کریستالی، مدل حالت تنش اعمالی، درجه حرارت، سرعت تغییر شکل و محیط واسطه تعریف می‌شود. تغییر شکل پلاستیکی همچنین ممکن است در اثر لغزش یا دو قلویی باشد گرچه هر دو شبیه هم هستند. از فلزات گروه پلاتین فقط پالادیم و پلاتین دارای پلاستیسیته بالا هستند. ایریدیم و رودیم تجارتی ترد هستند. روتنیم با خلوص بالا تمایل به تغییر شکل فقط با گرم کردن دارد و اوسمیم بصورت عملی شکل پذیر نیست.

در میان فلزات گروه پلاتین، پالادیم و پلاتین دارای کمترین خواص الاستیک و به دنبال آن سختی کم، استحکام نهایی تسلیم کم و کاهش سطح مقطع بالا و به دنبال آن افزایش طول بالا در تنش می‌باشد. پالادیم و پلاتین فلزاتی نرم هستند که تغییر شکل آنها مشکل نیست.

خواص شیمیایی

در مورد خواص شیمیایی گروه پلاتین این نکته را باید در نظر گرفت که فعالیت شیمیایی پلاتین‌های متراکم مذاب از حالت پودری یا تصفیه شده اسفنجی آن متفاوت است. بیشترین مقاومت به خوردگی میان فلزات گروه پلاتین متعلق به فلزات سنگین نظیر ایریدیم و پلاتین است. خواص خوردگی پالادیم نزدیک به فلزات گروه آهنی است و اکثر فلزات متراکم پلاتین بصورت ضعیف در اسید حل می‌شوند. رودیم به خوبی در محلول اسید سولفوریک حل می‌شود. ایریدیم، اسمیم و روتنیم در محلول بوسیله روش‌های الکتروشیمی و با استفاده از جریان متناوب منتقل می‌شوند، یا با اضافه کردن تعدادی از عوامل غیر آلی در نقطه ذوب فلز در نقطه جوش اسید سولفوریک حل می‌شوند. دیگر فلزات این گروه بهم شبیه نیستند. پالادیم در اسید نیتریک حل می‌شود، اسید سولفوریک داغ اکسید کننده خوبی با اوسمیم تشکیل می‌دهد که تتراکسید اوسمیم و گاز دی اکسید گوگرد می‌باشند.

اکسیداسیون پلاتین

جذابیت ویژه گروه پلاتین مقاومت حرارتی آنها در هواست. پلاتین تنها فلزی است که به صورت عملی در هوا در هیچ حرارتی اکسید نمی‌شود، در حالی که همه فلزات دیگر نسبتا به سرعت اکسید می شوند. بطور کلی اکسیداسیون فلزات گروه پلاتین به وسیله فراریت ا‌کسید تشدید می‌شود، بدینصورت اکسید پایدار- فرار است که منجر به اتلاف مداوم فلز می‌گردد. تمایل پلاتین به تشکیل یک فیلم نازک اکسیدی نامعلوم می‌باشد و بصورت الکتریکی هادی است، درواقع با وجود لایه اکسیدی نازک هادی خوبی محسوب می‌شود، اظهار نظر شده است خواص الکتروشیمیایی پلاتین که شدیدا پیچیده است بصورت وسیع مطالعه گردیده واکنش پسیو شدن در مجموع ممکن است به صورت زیر بیان گردد.

 

Pt+H2O  Pt(OH)2 +2H+ +2e

E=0.98 V(SHE) at PH=0     E=0.16 V at PH=4

واکنش‌های دیگر در محلول‌های کلریدی عبارت است از:

Pt+4Cl PtCl4+4e ——->   at   E=0.73 V (SHE)

 

و گرایش پلاتین به حل شدن در محلول‌های غلیظ اسید کلریدریک و بعضی از محلول‌های آبی خوب شناخته شده است. در واقع پلاتین با سرعت کمتری در محلول‌های کلریدی پسیو می‌شود، اما اثبات شده است که آندهای نوع پلاتینایز در جاهایی که حفاظت کاتدی اعمال می‌شود مانند محیط‌های دریایی، معمولا میتواند با تشکیل لایه اکسیدی پسیو شوند. برخی از خواص فیزیکی مهم پلاتین و تیتانیم در جدول زیر ذکر شده است.

اولین بار اکتشاف فلز تیتانیم در سال ۱۷۹۱ گزارش شد، استخراج این فلز به صورت مینرال‌های مختلف صورت میگیرد، دو ترکیبی که در استخراج سود آوری زیادی نسبت به بقیه حالت‌های این فلز دارد (TiO2, FeTiO3) می‌باشد. البته این فلز در طبیعت به صورت اکسید فلزی ترکیب با عناصر دیگر از قبیل O3(Fe, Mg, Mn, Ti ) به نسبت‌های مختلف یافت می‌شود.

تیتانیم و آلیاژهای آنها از فلزات نسبتا جدید مهندسی به شمار می‌روند زیرا کاربرد آنها به عنوان فلز سازه‌ای از سال ۱۹۵۲ شروع شد. آلیاژهای تیتانیم جاذبه زیادی دارند و علت آن خواصی از قبیل نسبت بالای استحکام به وزن، خواص مقاومتی بالا در دماهای تا حدود C֯ ۵۵۰ و مقاومت عالی به خوردگی، خصوصا در محیط‌های اسیدی اکسید کننده، محیط‌های کلری و در اغلب محیط‌های طبیعی می‌باشد.

تیتانیم نسبتا فلز سبکی است با چگالی gr/cm3 54/4 که بین چگالی آلومینیوم ( gr/cm371/2) و آهن ( gr/cm387/7 ) قرار می‌گیرد. نقطه ذوب تیتانیم C֯ ۱۶۶۸ است که از نقطه ذوب آهن (C֯ ۱۵۳۶) بیشتر است، و مدول کشسان آن lb/in2 106×۸/۱۶ که بین مقادیر آهن و آلومینیوم قرار می‌گیرد.

استحکام کشسانی تیتانیم غیر آلیاژی با مقدار نیتروژن و اکسیژن آن و به مقدار کمی، با درصد کربن آن مشخص می‌شود. از آنجا که اکسیژن عنصر اصلی جهت کنترل استحکام تیتانیم می باشد، اثر استحکام بخشی عناصر بین نشین اکسیژن، نیتروژن و کربن بر حسب اکسیژن معادل نوشته میشود مانند:

%O معادل = %O + 2.0(%N) +0.67(%C)

هر ۱/۰ % اکسیژن معادل عناصر بین نشین در تیتانیم خالص، استحکام تیتانیم خالص را تقریبا ksi 5/17 افزایش می‌دهد. هرچند عناصر بین نشین، استحکام تیتانیم را افزایش می‌دهند ولی باعث می‌شوند چقرمگی، که با آزمایش ضربه (نمونه فاق دار) انجام می‌شود کاهش یابد. بنابر این برای موارد خواص که چقرمگی زیادی نیاز است، آلیاژ با درصد عناصر بین نشین خیلی کم تولید می شود.

امکان رسوب الکتریکی پلاتین در انواع الکترود‌ها از جمله تنگستن، تیتانیوم، رنیوم، زیرکونیوم، شیشه کربن (GC)، و فولاد ضد زنگ مورد بررسی قرار گرفته است؛ مشاهده شده است که تنگستن، تیتانیوم و شیشه کربن بسترهای مناسبی نسبت به بقیه الکترود‌ها هستند که از این میان تیتانیوم کاربرد صنعتی فراوانی دارد.

 

آماده سازی متالوگرافی توسط الکتروپولیش منوط به محدودیت هایی است که باید در نظر گرفته شود تا بتوان از این روش نتایج مربوط را حاصل نمود. به‌طور کلی مواد و تجهیزات در الکتروپولیش سمی می‌باشد، بسیار ی از این مواد قابل اشتعال می‌باشد و تنها اپراتوری که کاملا با روشهای آزمایشگاهی آشنا و این مواد آشنا می‌باشد می‌تواند با این تجهیزات و وسایل کار کند. شرایط الکترولیت برای بدست آوردن یک کیفیت سطح عالی برای آلیاژها و فلزات مختلف فرق می‌کند در نتیجه زمان قابل توجهی لازم است تا شرایط بهینه را برای الکتروپولیش آلیاژ بدست آورد.نتایج الکتروپولیش به میزان قابل توجهی به مراحل اولیه الکتروپولیش و یا شدت آندی یا کاتدی بودن زمینه آلیاژبستگی دارد. در آلیاژها زمینه راحتر حل می‌شود در صورتی که نقاط دیگر نسبت به زمینه کاتدی باقی می ماند در نتیجه این نقاط نسبتا برجسته تر می‌شوند. الکترولیت های مختلفی را باید برای بدست آوردن شرایط بهینه استفاده نمود مواد آلی و فلزات بکار رفته در تجهیزات سلول الکتروپولیش ممکن است با الکترولیت واکنش دهند. در آلیاژهای چند فازی از آنجا که سرعت حمله الکترولیت به ذرات فلزی و غیر فلزی متفاوت است از این رو ممکن است سطوح خاصی از نمونه به سختی اچ شود.