Við hvaða sérstaka samsetningu natríumhýdroxíðstyrks og slíðuryfirborðshitastigs þarf að skipta um 1,2 mm 316 ryðfríu stáli slíður á sex mánaða fresti í álætsbaðhitaraþjónustu?

Ferlaverkfræðingar sem vinna við rafmagnsdýfingarhitara í álætingarböðum fyrir geimferða-, bíla- og rafeindaiðnaðinn nota fyrst og fremst natríumhýdroxíð sem ætið. Dæmigerðar ætarlausnir eru 5-15% NaOH við 60-80 gráður og munu fjarlægja áloxíð og leysa upp álmálm. Venjulega er 1,2 mm 316 ryðfríu stáli slíður notað til að mæta rýmistakmörkunum á ætingargeymum og hitauppstreymi. Hins vegar, hár ætandi styrkur, hár hiti og uppleysandi vörur úr áli leiða til árásargjarnra umhverfi. Við ákveðnar þröskuldar ræðst almenn tæring á 1,2 mm vegginn á sex mánuðum og þarfnast endurnýjunar hálfs árs. Greinin tilgreinir nákvæman styrk og hitastig þar sem 1,2 mm 316 slíður nær sex mánaða endingartíma.

Tæringarhegðun 316 í natríumhýdroxíði sem inniheldur uppleyst ál
Við hitastig undir 60 gráður getur 316 ryðfrítt stál verið óvirkt og haft tæringarhraða minna en 0,1 mm á ári í natríumhýdroxíðlausnum yfir 5%. En því hærra sem hitastigið er, því minna stöðugt er óvirka kvikmyndin. Æsingin skapar uppleyst ál sem flýtir fyrir tæringu með því að framleiða áljónir sem ráðast á óvirka filmuna. Tæringarhraði án áls er 0,2-0,4 mm/ár við 70oC í 10% NaOH. Hraði er 0,5–1,0 mm á ári með 10 g/L uppleystu áli. Með ál við 80 gráður eru hlutirnir 1,0–2,0 mm á ári. Fyrir 1,2 mm slíður er lágmarksbyggingarþykkt fyrir þrýstingsinnihald um 0,5 mm. Tæringargengni 0,7 mm á 6 mánuðum við 1,4 mm/ár. Sex mánaða endurnýjunarmörkum er náð þegar samsetning ætandi styrks, hitastigs og álinnihalds gefur 1,2–1,8 mm tæringarhraða á ári.

Sex mánaða þjónustulíf mikilvæg þröskuldar
Dýfingarprófun á 316 sýnum í natríumhýdroxíðlausnum með uppleystu áli sem einkennist af ætingarbaði gefur til kynna að 1,2 mm veggur hafi hámarkslíftíma sex mánuði fyrir eftirfarandi samsetningar ætandi styrks og yfirborðshita slíðunnar.

Styrkur natríumhýdroxíðs (wt %) Uppleyst ál (g/L) Magn Baðhitastig Slíður Yfirborðshitastig við 6 W/cm2 (12 gráðu hækkun) Áætluð tæringarhraði Tími til að minnka 1,2 mm til 0,5 mm Þjónustulíf 5% 5 70 gráður 82 gráður 0,4 mm/ár – 1,70 mm/ár. 22 mánuðir 5% 10 70 gráður 82 gráður 0,6 – 1,0 mm/ári 0,7 – 1,2 ár 8 – 14 mánuðir 5% 15 70 gráður 82 gráður 0,8 – 1,3 mm/ári 0,5 – 0,9 ár 6 – 11 mánuðir 8% gráður {{370. 0,8 – 1,4 ár 9 – 17 mánuðir 8% 10 65 gráðu 77 gráður 0,8 – 1,3 mm/ári 0,5 – 0,9 ár 6 – 11 mánuðir 8% 15 65 gráðu 77 gráður 1,0 – 1,6 mm/ári 0,4 – 0,7 mánuðir
10% 5 60 gráðu 72 gráður 0.6 - 1.0 mm/ár 0.7 - 1.2 ár 8 - 14 mánuðir
10% 10 60 gráðu 72 gráður 0,9 – 1,5 mm/ári 0,5 – 0,8 ár 6 – 9 mánuðir
10% 15 60 gráðu 72 gráður 1,2 – 1,9 mm/ári 0,4 – 0,6 ár 5 – 7 mánuðir
12% 5 55 gráðu 67 gráður 0,8 – 1,3 mm/ár 0,5 – 0,9 ár 6 – 11 mánuðir 12% 10 55 gráðu 67 gráður 1,1 – 1,8 mm/ár 0,4 – 0,6 ár 5 – 7 mánuðir
12% 15 55 gráðu 67 gráður 1,4 – 2,2 mm/ári 0,3 – 0,5 ár 4 – 6 mánuðir
15% 5 50 gráðu 62 gráður 1,0 – 1,6 mm/ári 0,4 – 0,7 ár 5 – 8 mánuðir
15% 10 50 gráðu 62 gráður 1,3 – 2,0 mm/ári 0,4 – 0,5 ár 4 – 6 mánuðir
15% 15 50 gráðu 62 gráður 1,6 – 2,5 mm/ári 0,3 – 0,4 ár 3 – 5 mánuðir
Fyrir 10% NaOH álætingarbað með 10 g/L uppleystu áli við 60 gráður C magnhita með 1,2 mm slíðri við 6 W/cm2 er slíðuryfirborðshitastigið um 72 gráður C. Spáð er áframhaldandi tæringu á hraðanum 0,9 til 1,5 mm á ári í 5 til 5 mm á ári. Sex-mánaða skipti er viðeigandi.

Öruggt rekstrarumslag 6 mánaða skiptiáætlun
Nauðsynlegt er að skipta út til að ná lágmarkslíftíma upp á sex mánuði áður en veggurinn er minnkaður í 0,5 mm. Hámarks öruggt magn natríumhýdroxíðshitastigs fyrir 1,2 mm 316 slíður við mismunandi wattaþéttleika er gefið upp í eftirfarandi töflu. Gildin eru fyrir 10 g/L uppleyst ál, dæmigert fyrir ætingarböð.

Wattþéttleiki (hitastig hækkun) Hámarks magnhiti. 5% NaOH Hámarksmagnshiti. 8% NaOH Hámarksmagnshiti. 10% NaOH Hámarksmagnshiti. 12% NaOH Hámarksmagnshiti. 15% NaOH
4 W/cm² (8 gráðu hækkun) 74 gráður 68 gráður 62 gráður 57 gráður 52 gráður 6 W/cm² (12 gráður hækkun) 70 gráður 64 gráður 58 gráður 53 gráður 48 gráður 8 W/cm² (16 gráður hækkun) 66 gráður 60 gráður 54 gráður 49 gráður 204 gráður (102 gráður) 56 gráður 50 gráður 45 gráður 40 gráður
Fyrir álætingarbað, 10% NaOH, magnhitastig 60C, 6 W/cm^2 (12C hækkun, 72C yfirborð), eru örugg magntakmörk 58C. Hitari í 60 gráður fer yfir öryggismörk og ekki er hægt að tryggja endingartíma sex mánaða. Með því að minnka wattaþéttleikann í 4 W/cm2 (8 gráðu hækkun, 68 gráðu yfirborð) fást örugg magntakmörk upp á 62 gráður og því hentar 60 gráður fyrir sex- mánaða skipti.

Hönnunarbreytingar til að lengja líf meira en 6 mánuði
Álætingaraðstæður geta krafist 1,2 mm 316 slíður og sex mánaða líftími er ekki nóg. Þrjár stillingar geta lengt endingartímann. Í fyrsta lagi er að nota lengri hitara til að lágmarka wattaþéttleikann. Minnkandi úr 6 W/cm² í 4 W/cm² frá 6 mánaða áætlun í 8-12 mánaða áætlun, hækkar yfirborðshitastigið úr 12 gráðum í 8 gráður. Önnur breytingin er stjórnun á styrk uppleystu áls með baðsíun eða endurnýjun að hluta. Með því að minnka ál úr 15 g/L í 5 g/L getur það lækkað tæringarhraða um 30–50%. Þriðja breytingin felur í sér notkun á nikkel-undirstaða málmblendi eins og Alloy 600 eða Alloy 825. Í 10–15% NaOH við 70 gráður með uppleystu áli hafa þessi efni tæringarhraða<0.1 mm/year, increasing the service life to 5–10 years. For long-term use, engineers should specify Alloy 825 for continuous-use aluminium etching baths using 10% NaOH at 65°C. When specifying the heaters for etching bath service, always provide the correct NaOH concentration, bulk temperature, dissolved aluminium level and the intended replacement interval. The six month replacement threshold for a 1.2 mm 316 sheath is a predictable function of these characteristics therefore allowing precise prediction of heater life in aluminium etching procedures.