مقدمه
روتنیوم (Ruthenium) عنصر شیمیایی با نماد Ru است که عدد اتمی آن ۴۴ است. روتنیوم یکی از فلزات پلاتین گروه های 8-10 (VIIIb) ،دوره های 5 و 6 ، از جدول تناوبی ، به عنوان یک ماده آلیاژی برای سخت شدن پلاتین و پالادیوم استفاده می شود. فلز روتنیم نادرتر ، سخت تر و شکننده تراز پلاتین است.
روتنیم به دلیل نقطه ذوب بالای آن به راحتی قالب گیری نمی شود. کاربرد صنعتی روتنیم فلزی محدود به استفاده به عنوان آلیاژ پلاتین و سایر فلزات گروه پلاتین است. فرآیندهای جداسازی آن بخشی جدایی ناپذیر از هنر متالورژی است که در مورد تمام فلزات پلاتین اعمال می شود. این ماده همان عملکرد ایریدیوم را برای سخت شدن پلاتین ایفا می کند و همراه با رودیم ، برای سخت شدن پالادیوم استفاده می شود. آلیاژهای سخت شده با روتنیوم پلاتین و پالادیوم نسبت به فلزات خالص در ساخت جواهرات ظریف و تماس های الکتریکی برای مقاومت در برابر سایش برتر هستند.
عدد اتمی | وزن اتمی | نقطه ذوب (°C) | نقطه جوش (°C) | چگالی g/cm3 | ظرفیت های رایج | درجه اشتعال | اشکال دیگر |
44 | 101.07 | 2334 | 4150 | 12.45 | 3,4 | در حالت جامد غیرقابل اشتعال | RuO2 RuO4 RuS2 MIIRuIVO3 Na3RuVO4 Na2RuV2O7 MII2LnIIIRuVO6 |
آبکاری روتنیوم
روتنیم آبکاری شده رسانای الکتریکی بسیار خوبی است و رسوب بسیار سختی ایجاد می کند. وان های آبکاری معمولی حاوی تقریباً 5.3 گرم در لیتر (0.71 oz / gal) روتنیم به صورت سولفامات یا نیتروزیل سولفامات و 8.0 گرم در لیتر (1.1 oz / gal) اسید سولفامیک هستند. چگالی جریان معمولاً از 108 تا 320 آمپر / متر مربع است و بازده کاتد معمولاً حدود 20 درصد است.
شرایط آبکاری عمومی روتنیوم
سولفامات یا نیتروزیل سولفامات(g/l) | سولفامیک اسید (g/l) | دما (درجه فارنهایت) | pH | دانسیته جریان (A/f2) | بازده جریان | ضخامت (اینچ) | زمان (دقیقه) | |
5.3 | 8 | روتنیوم سولفامات | 140-80 | 1-2 | 30-10 | 20% | 0.0001 | 40-30 |
روتنیوم نیتروسیل سولفامات | 190-70 | |||||||
مقایسه رنگ آبکاری روتنیوم با آبکاری سایر فلزات
حمام روتنیوم برای تولید یک آنتراسیت با پوشش تیره استفاده می شود که سختی آن بیشترین مقدار در بین فلزات آبکاری شده “نجیب” است. پوشش نهایی تولید شده توسط این نوع حمام ها در حال حاضر تنها جایگزین برای حمام های پوشش کروم و رسوبات قلع-کبالت برای رسیدن به رنگ تیره است.
مقایسه BLACK RHODIUM و BLACK RUTHENIUM
هر دو روکش رودیوم سیاه و روتنیم سیاه به رنگ خاکستری تا سیاه در می آیند اما تقریباً در همه موارد ، روتنیوم ظاهر تیره تری ایجاد می کند. رودیم سیاه بر روی فلزات گرانبها بیشتر، رنگ گرافیت تولید می کند در حالی که روتنیم یک رنگ آنتراسیت براق تولید می کند. همچنین لازم به ذکر است که سختی رودیوم سیاه کمتر از رودیوم سفید است – اندازه سختی رودیوم سیاه 350HV و رودیوم سفید 700HV است. و نیز روتنیم سیاه دارای سختی 450HV است.
تاثیر ترکیبات حمام بر ماهیت رسوب روتنیوم
دانسیته جریان:0.5A/dm2 دما: pH:1.8 333K زمان: 15 دقیقه
حمام | روتنیوم کلرید g/l | هیدرو کلرید g/l | سولفامیک اسید g/l | ماهیت رسوب |
A | 1 | 100 | 147 | خاکستری و خشن |
B | 0.8 | 100 | 147 | نیمه براق |
C | 0.5 | 100 | 147 | تکه تکه |
تاثیر زمان بر ماهیت رسوب روتنیوم
دانسیته جریان:0.5A/dm2 دما: pH:1.8 333K روتنیوم کلرید: 0.8g/l اسیدکلریدریک: 100g/l
سولفامیک اسید: 147g/l زمان: 15 دقیقه
زمان(دقیقه) | جریان % | ماهیت رسوب |
15 | 51.1 | نیمه براق |
30 | 54.1 | نیمه براق |
45 | 51.1 | نیمه براق |
60 | 43.4 | نیمه براق |
75 | 41.4 | نیمه براق |
90 | 37.5 | سفید مات |
105 | 25.0 | سفید مات |
120 | 18.7 | سفید مات |
تاثیر زیرلایه بر ماهیت رسوب روتنیوم
دانسیته جریان:0.5A/dm2 دما: pH:1.8 333K روتنیوم کلرید: 0.8g/l اسیدکلریدریک: 100g/l
سولفامیک اسید: 147g/l زمان: 15 دقیقه
pH | بازده جریان % | ماهیت رسوب |
1.6 | 43.80 | تکه تکه |
1.8 | 51.10 | نیمه براق |
2.0 | 47.80 | نیمه براق |
2.2 | 44.50 | نیمه براق |
7.0 | 99.00 | سیاه، پودر شکل |
8.0 | 99.25 | سیاه، پودر شکل |
9.0 | 99.50 | سیاه، پودر شکل |
تاثیر pH بر ماهیت رسوب روتنیوم
دانسیته جریان:0.5A/dm2 دما: pH:1.8 333K روتنیوم کلرید: 0.8g/l اسیدکلریدریک: 100g/l
سولفامیک اسید: 147g/l زمان: 15 دقیقه
pH | بازده جریان % | ماهیت رسوب |
1.6 | 43.80 | تکه تکه |
1.8 | 51.10 | نیمه براق |
2.0 | 47.80 | نیمه براق |
2.2 | 44.50 | نیمه براق |
7.0 | 99.00 | سیاه، پودر شکل |
8.0 | 99.25 | سیاه، پودر شکل |
9.0 | 99.50 | سیاه، پودر شکل |
باتوجه به اطلاعات فوق می توان نتیجه گرفت که کار آبکاری روتنیوم کاری حساس و دقیق است وکار با این حمام نیاز به اندازه گیری دقیق وکنترل مراحل آبکاری دارد.
مقایسه سختی فلزات مختلف
نوع آبکاری | روتنیوم | رودیوم | پلاتین | پالادیوم | طلای سخت | طلای نرم |
سختی(HK) | 600-1300 | 1100-750 | 500-150 | 600-75 | 120–300 | 60–85 |
با توجه به سختی بالای فلز روتنیوم و استحکام بالای پوشش این فلز ، این نوع آبکاری برای قطعات و زیور آلاتی که در معرض فرسایش زیاد مانند زنجیر ها توصیه می شود.
بازه رنگ روتنیوم آبکاری شده از خاکستری تا مشکی است وبرای تزئیین و طراحی روی زیورآلات کاربرد زیادی دارد.
توصیه می شود برای بهبود نتیجه از زیر لایه آبکاری شده با طلا استفاده شود.
