ہائی کلورائیڈ/زنک مکسچر والے دھاتی فنشنگ ٹینک میں ٹائٹینیم شیتھ ہیٹر کے لیے، ٹیوب کی سطح پر کیتھوڈک کرنٹ کثافت ایک اہم ڈیزائن کی رکاوٹ کیوں ہے؟

زنک الیکٹروپلٹنگ، گیلوانائزنگ یا الائے ڈیپوزیشن ٹینک دھات کی تکمیل کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں اور الیکٹرولائٹس کے پیچیدہ مرکبات پر مشتمل ہوتے ہیں عام فارمولیشنز 50-100 g/L amchlorchloride (zincchloride) پر مشتمل ہوتے ہیں۔ (NH4Cl) نمک، پوٹاشیم کلورائڈ (KCl)، اور کئی نامیاتی برائٹنرز کے طور پر۔ غسل پی ایچ 4.5–6.0 کے ساتھ 30–50 ڈگری پر ہے۔ سنکنرن مزاحمت اکثر ٹائٹینیم میان ہیٹر کے ذریعہ بیان کی جاتی ہے۔ تاہم، یہ حمام ایک نادانستہ الیکٹرو کیمیکل صورتحال پیدا کرتے ہیں جہاں ٹائٹینیم ٹیوب زنک جمع کرنے کے لیے کیتھوڈ کے طور پر کام کرتی ہے۔ محلول میں موجود زنک آئنوں کو ٹائٹینیم کی سطح پر ہیٹر کے برقی نظام کے عمل سے یا پلاٹنگ ریکٹیفائر سے آوارہ کرنٹ کے ذریعے چڑھایا جاتا ہے۔ اگر زنک کا ذخیرہ پتلا اور یکساں رہتا ہے، تو ٹیوب محفوظ رہتی ہے، لیکن اگر یہ کھردری، نوڈولر ڈھانچے تک پھیل جاتی ہے، تو ٹیوب وقت سے پہلے زیادہ گرم ہوجاتی ہے اور ناکام ہوجاتی ہے۔ تعین کرنے والا عنصر الیکٹران ٹرانسفر ڈرائیونگ زنک میں کمی کی شرح ہے، یعنی ٹیوب کی سطح پر کیتھوڈک کرنٹ کی کثافت۔

ٹائٹینیم ہیٹر پر کیتھوڈک زنک جمع کرنے کا طریقہ کار

The usual cathodic reaction happens on the work to be plated in a zinc plating bath. Any conductive surface that contacts the electrolyte, including the titanium heater sheath, can also operate as a cathode if an electrical channel exists. The wire of internal resistance of the heater is electrically insulated from the sheath. However, stray currents from the plating rectifier may pass through the bath, especially if the tank grounding is inadequate or if the heater mounting is in cathodic contact with the tank. When the titanium surface becomes cathodic, zinc ions are reduced to metallic zinc. Zn2+ + 2e- = Zn0. The rate of zinc deposition is proportional to cathodic current density (i_cathode). At low current densities (below 2 mA/cm²) zinc is deposited as a smooth adherent layer which actually shields the titanium. At moderate current densities (2–10 mA/cm2) the deposit becomes rough and porous, trapping electrolyte and leading to small hot spots. At high current densities (>10 mA/cm2)، تیزی سے زنک کی نشوونما ڈینڈریٹک ڈھانچے کو تخلیق کرتی ہے جو ٹینک کے دوسرے حصوں سے رابطہ کرتی ہے، جس سے شارٹ سرکٹ اور مقامی حد سے زیادہ گرمی ہوتی ہے۔

ہیٹر فیلور موڈ بمقابلہ موجودہ کثافت: ایک مقداری ارتباط

مصنوعی زنک کلورائیڈ غسل (80 g/L ZnCl2، 100 g/L KCl، 50 ڈگری) میں کنٹرول ٹیسٹنگ کی بنیاد پر گریڈ 2 ٹائٹینیم ہیٹر کے لیے درج ذیل ناکامی کے نمونوں کی نشاندہی کی گئی ہے:

کیتھوڈک موجودہ کثافت 1 mA/cm² سے کم: زنک جمع کرنے کی رفتار 0.1-0.3 ملی میٹر/مہینہ۔ جمع، ہموار اور باریک دانے دار. ہیٹر کا درجہ حرارت مستقل ہے۔ ایسڈ سٹرپنگ کو بیس میٹل کو نقصان پہنچائے بغیر جمع کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

کیتھوڈک موجودہ کثافت 1–3 mA/cm2 زنک جمع کرنے کی شرح 0.5–1.0 ملی میٹر/ماہ۔ ڈپازٹ 20 سے 30% کی پورسٹی کے ساتھ نوڈولر ہے۔ ڈپازٹ چوٹیوں پر مقامی حد سے زیادہ گرم ہونا ٹائٹینیم کی سطح کے درجہ حرارت کو سیٹ پوائنٹ سے 10-15 ڈگری تک بڑھاتا ہے۔ ہیٹر بھی اکثر چل رہا ہے۔

کیتھوڈک موجودہ کثافت 3-8 mA/cm2 زنک جمع کرنے کی شرح 1.5-3.0 ملی میٹر فی مہینہ 2-4 ہفتوں کے اندر، ڈینڈرٹک کی نشوونما 5-10 ملی میٹر لمبائی ہوتی ہے۔ ڈینڈرائٹس ٹینک کی دیواروں یا دیگر ہیٹروں پر پھیلی ہوئی ہیں، شارٹ سرکٹنگ۔ ہیٹر کی ناکامی کا نتیجہ رابطہ کے مقامات پر مقامی پگھلنے سے ہوتا ہے۔

کیتھوڈک موجودہ کثافت> 10 ایم اے/سینٹی میٹر 2: زنک جمع کرنے کی شرح> 5 ملی میٹر/مہینہ۔ بے قابو تیز ڈینڈرٹک نمو۔ ہیٹر عام طور پر 1-2 ہفتوں میں چل جاتا ہے۔ جب زنک ختم ہوجاتا ہے تو، ٹائٹینیم بیس میٹل فعال سنکنرن کا نشانہ بن سکتی ہے۔

میٹل فنشنگ ٹینک میں موجودہ کثافت کو کنٹرول کرنے کے لیے 2.0 حکمت عملی

مندرجہ ذیل جدول ٹائٹینیم شیتھ ہیٹر پر کیتھوڈک کرنٹ ڈینسٹی کو ٹینک کنفیگریشن اور برقی ماحول کی بنیاد پر منظم کرنے کا فیصلہ کرتا ہے۔

زیادہ سے زیادہ قابل اجازت کیتھوڈک موجودہ کثافت کے لیے ٹینک کا سیٹ اپ اور الیکٹریکل اسٹیٹس ڈیزائن میں ترمیم اور کنٹرول کی حکمت عملی
ٹینک کو صحیح طریقے سے گراؤنڈ کیا گیا، ہیٹر ٹینک سے برقی طور پر موصل، کوئی آوارہ کرنٹ نہیں 2 mA/cm2 باقاعدہ آپریشن کے لیے قابل قبول ہے۔ جمع کی موٹائی کی ماہانہ نگرانی. ہر 3-6 ماہ بعد ہیٹر کو صاف کریں۔
ٹینک کے ساتھ برقی رابطے میں ہیٹر کا فلینج (کیتھوڈک، الیکٹریکل پاتھ موجود ہے) 0.5 ایم اے/سینٹی میٹر 2 ہیٹر فلینج اور ٹینک کے درمیان انسولیٹ گیسکیٹ (PTFE، 3 ملی میٹر) داخل کریں۔ "موجودہ کثافت کو 25% تک کم کریں۔"
Stray currents from rectifier (measured >ہیٹر اور حوالہ الیکٹروڈ کے درمیان 0.5 V) 0.2 mA/cm2 ہیٹر کے ذریعے گراؤنڈ راڈ انسٹال کریں۔ شیلڈ ہیٹر، برقی مزاحمت کے راستے کو بہتر بنانے کے لیے سوراخ شدہ PTFE نلیاں کے ساتھ
High zinc content (>120 g/L Zn2+), high temperature (>50 ڈگری) 1 ایم اے/سینٹی میٹر 2کم زنک مواد یا غسل کا کم درجہ حرارت۔ زیادہ Zn 2+ اسی طرح کی موجودہ کثافت پر جمع ہونے کی شرح کو بڑھاتا ہے۔
کرنٹ ڈسٹری بیوشن کے لیے معاون کیتھوڈس (چور کیتھوڈس) کے ساتھ ٹینک میں چلنے والا ہیٹر 3 mA/cm^2 چور کیتھوڈز کرنٹ کو ہیٹر سے دور موڑ دیتے ہیں۔ ٹھیک ہے چوروں کو ہفتہ وار صاف کیا جائے۔
کیتھوڈک کرنٹ ڈینسٹی کے کنٹرول سے باہر انجینئرنگ

ٹائٹینیم ٹیوب کی سطح کی تکمیل زنک آسنجن پر مضبوط اثر رکھتی ہے۔ ہموار الیکٹرو پولش سطح (را<0.3 µm) permits the zinc deposit to be removed more readily than on an as-drawn surface (Ra 1.0 µm) where zinc keys into surface troughs. The wall thickness does not matter for the cathodic deposition. But the wall thickness matters for the time the heater can survive a localized overheating after the dendrites are formed. Thick wall (1.5 mm) may tolerate numerous short-circuit events before perforation, thin wall (0.8 mm) fails instantly. Deposition efficiency is also a function of pH. Hydrogen evolution competes with zinc deposition below pH 4, reducing the cathodic current density available for zinc, but with the potential for hydrogen embrittlement.

ایک باخبر تفصیلات لکھنا

مثال کے طور پر، اگر آپ کو ہائی کلورائیڈ/زنک کے امتزاج والے دھاتی فنشنگ ٹینک کے لیے ٹائٹینیم شیتھ ہیٹر کی ضرورت ہے، تو واضح کریں کہ ہیٹر کو PTFE گاسکیٹ اور بشنگ کے ذریعے ٹینک سے برقی طور پر الگ کیا جائے۔ ہیٹر کی سطح کے رقبے اور ٹینک میں ریکارڈ شدہ آوارہ کرنٹ کی بنیاد پر 1mA/cm2 کی زیادہ سے زیادہ اجازت یافتہ کیتھوڈک کرنٹ ڈینسٹی سیٹ کریں۔ زنک کے ذخائر کو آسانی سے ہٹانے کے لیے فراہم کنندہ سے الیکٹرو پولش سطح کے فنش کے ساتھ ہیٹر فراہم کرنے کو کہیں۔ موجودہ تنصیبات کے لیے، پلیٹنگ کے عمل کے دوران ہیٹر میان اور کاپر{5}}کاپر سلفیٹ ریفرنس الیکٹروڈ کے درمیان وولٹیج کی پیمائش کریں۔ اگر ریڈنگ 0.3 V سے زیادہ ہے تو یہ بہت زیادہ کیتھوڈک پولرائزیشن کی نشاندہی کرتا ہے اور اسے درست کرنے کی ضرورت ہے۔ ایک ٹائمر-کنٹرولڈ ریورس کرنٹ سسٹم فراہم کیا جاتا ہے جو ایک مختصر اینوڈک پلس (2 سے 3 ایم اے/سینٹی میٹر 2 کی موجودہ کثافت پر 1 سے 2 سیکنڈ) ہر گھنٹے فراہم کرتا ہے تاکہ ابتدائی زنک کے ذخائر کو ایشو نوڈول میں تیار ہونے سے پہلے تحلیل کیا جا سکے۔ الیکٹروپلاٹنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم ہیٹر میں ڈینڈرٹک زنک کی نشوونما، زیادہ گرمی، اور مختصر-سرکیٹنگ سے بچنے کے لیے انجینئر کیتھوڈک کرنٹ کثافت کو ڈیزائن کی ایک اہم حد کے طور پر محدود کرتا ہے۔