Hvaða yfirborðsmeðferðir eru fáanlegar fyrir tæringarþolnar-hitunarplötur?

Hitaplötur úr ryðfríu stáli geta samt tært þegar þær verða fyrir einhverjum sýrum, söltum eða hreinsilausnum. Yfirborðsmeðferðir gefa plötunni hlífðarlag við erfiðar aðstæður, lengja endingartímann og viðhalda hitauppstreymi. Til að velja rétta tæringarþolna yfirborðsmeðferð hitaplötunnar þarftu að þekkja efnafræðilega útsetningu, rekstrarhitastig, vélrænt slit og efnahagslegar takmarkanir. Þessi grein greinir algengustu húðunina-PTFE, rafmagnslaust nikkel, harðkróm og keramik-og býður upp á valviðmið fyrir iðnaðarhitunarplötur.

Hvers vegna hitaplötur Yfirborðsmeðferð
Hitaplötur eru venjulega gerðar úr áli, stáli eða ryðfríu stáli. Ryðfrítt stál hefur töluverða tæringarþol, en skemmist af klóríðum (td saltúða, bleikju), öflugum afoxandi sýrum og sumum hreinsiefnum. Alkalí og sýrur geta ráðist á ál. Yfirborðsmeðferðir hafa mörg markmið:

Efnahindrun - Haldið grunnmálmi fjarri ætandi vinnsluvökva, gufum eða hreinsiefnum.

Non-eiginleikar - Komið í veg fyrir að hert plastefni, lím eða matvælaefni festist við diskinn.

Slitþol - Yfirborð plötunnar er varið gegn sliti frá hleðslu, hreinsun eða snertingu við hluta.

Rafmagns einangrun - Kemur í veg fyrir rafleiðni milli plötu og viðkvæmra íhluta (td hálfleiðaraplötur).

Helsta ógnin og aðstæðurnar sem nota á plötuna við ráða vali á húðun.

Algengar samanburður á yfirborðsmeðferðum
Taflan hér að neðan tekur saman helstu eiginleika fjögurra algengustu yfirborðsmeðferða fyrir tæringarþolnar-hitunarplötur.

Tegund húðunar Hámarks stöðugt hitastig (gráður) Tæringarþol hörku (HRC jafngildi) Hlutfallslegur kostnaður (á m2)Meðalþykkt
PTFE (flúorfjölliða) 260 Frábært (breitt efnasvið) Mjúkt (~R 110 Shore D) Hátt 0,3–0,8 mm
Raflaust nikkel (EN) 400 (dreifing) Í meðallagi – Gott (þolir flestar sýrur, en ekki sterk oxunarefni) ~50 HRC Lágt-Hóflegt 25-75 µm
Harð króm 400 Miðlungs (gljúpt, þarf þéttiefni) ~70 HRC Miðlungs 50–250 μm
Keramik (Al₂O₃, plasmaúði) 800+ Frábært (nema sterk basa) ~60-70 HRC Hár 100-500 míkron
1. PTFE (Polytetrafluoroethylene) húðun
PTFE (selt venjulega undir vöruheitinu Teflon®) er flúorfjölliða sem er mikið notuð fyrir einstaka efnafræðilega tregðu og-límandi yfirborð. PTFE er notað til að hita plötur í formi vökvadreifingar eða dufts sem er úðað á málmyfirborðið og hert við háan hita (venjulega 370–400 gráður).

Hagur: •

Þolir nánast hvaða efni sem er, þar með talið sterkar sýrur (saltsýru, brennisteinssýra, saltpéturs), basa, leysiefni og oxunarefni.

Engin klístur kemur í veg fyrir viðhengi efnis – fullkomið fyrir plastefni, matvælavinnslu og meðhöndlun líms.

Lágur núningsstuðull (0,05-0,10) dregur úr sliti á rennihlutum.

Góður rafmagnsstyrkur (um 20 kV/mm).

Takmarkanir:

Hámarks samfelldur hitastig u.þ.b. . 260 gráður. PTFE brotnar niður fyrir ofan þetta og gefur frá sér skaðlegar gufur.

Mjúkt yfirborð - sem er viðkvæmt fyrir rispum eða sliti af beittum hlutum eða hörðum ögnum.

Léleg viðloðun við málm, þarf grunnhúð (venjulega PFA eða FEP) og ítarlega yfirborðsundirbúning.

Þykkari húðun minnkar hitaleiðni örlítið (en hverfandi í flestum tilgangi).

Athugasemdir um umsókn:
Þykkt PTFE húðunar á iðnaðarhitunarplötunum er venjulega á bilinu 0,3–0,8 mm. Nokkrar húðir eru settar á til að fá -lausa hjúp. Forðast skal vélrænan skaða. Rifin PTFE hlíf afhjúpar grunnmálminn og auðveldar útbreiðslu undirskurðartæringar.

2. Raflaus nikkel (EN) húðun
Raflaus nikkelútfelling með því að nota sjálfvirkt-hvataefnahvarf til að framleiða einsleita húð, jafnvel á flóknum rúmfræði með innri göt eða blindum tómum. Húðin samanstendur af nikkel-fosfórblendi (venjulega 6-12% P). Besta tæringarþol fæst með háum fosfór (10–12% P) EN fyrir hitunarplötur.

Kostir:

Óvenjuleg einsleitni - þykkt frávik á stórum plötu er oft minna en ±10%.

Miðlungs til góð viðnám gegn tæringu - þola ýmsar sýrur (td þynnt brennisteins-, ediksýru), basa og saltlausnir. Ekki hvarfgjarnt gagnvart sterkum oxunarefnum eins og saltpéturssýru eða járnklóríði.

Eins og afhent hörku um 50 HRC, hitameðhöndla að 65-70 HRC (tæringarþol er í hættu).

Tengir vel við stál, ál og koparblendi.

Hagkvæmt fyrir miðlungs til stóra plötur.

Takmarkanir:

Ekki eins efnafræðilega ónæmur og PTFE eða hágæða keramik. Ef það er notað á rangan hátt getur EN göt eða brotnað meðan á hitahjóli stendur.

Hámarkshiti er um 400 gráður í stuttan tíma. Ef hitastiginu er haldið yfir 300 gráðum í langan tíma mun kristallast og stökkva.

Rafleiðni - ekki rafleiðni (getur verið kostur fyrir jarðtengingu, ókostur fyrir einangrun).

Athugasemdir um umsóknir:
Raflaust nikkel er venjulega krafist fyrir hitunarplötur sem notaðar eru í hálfleiðara- eða lækningatækjaiðnaði þar sem viðhalda þarf þéttum víddarvikmörkum. Húðin er á milli 25 og 75 µm þykk. Hitameðferð eftir málun (td . 200 gráðu í 2 klukkustundir) eykur viðloðun og lágmarkar vetnisbrot.

3. Harð króm húðun
Harðkróm (stundum nefnt iðnaðarkróm) er krómlag sem er borið á með rafgreiningu. Það er þekkt fyrir mikla hörku og slitþol. Harðkróm er notað á undirlag úr stáli eða ryðfríu stáli fyrir hitunarplötur.

Kostir:

Mjög mikil hörku (65-70 HRC) - þolir rispur, slit og slit.

Lágur núningsstuðull (0,15-0,20).

Góð hitaleiðni (króm er ~90 W/mK, sama og stál).

Getur starfað við háan hita (allt að 400 gráður án skemmda).

Takmarkanir: 1.

Náttúrulega gljúpur. Krómlagið er ör-sprungið til að ætandi efni berist í grunnmálminn. Þéttiefni er nauðsynlegt til að koma í veg fyrir tæringu, td olía eða önnur fjölliða þéttiefni.

miðlungs tæringarþol - virkar vel við vægar aðstæður en mistekst í sterkum sýrum eða klóríðum.

Umhverfisáhyggjur - sexgilt króm er hættulegt. Máltun krefst sérstakrar leyfis og meðhöndlunar úrgangs.

Ekki einsleitur; krefst eftir-mölunar vegna uppbyggingar- við brúnir (hunda-bein).

Umsóknarskýrslur:
Harðkróm er ætlað fyrir háþrýstilamineringarplötur eða hvers kyns notkun þar sem helsta hættan er vélrænt slit og aukaógnin er tæring. Dæmigerð þykkt er 50-250 µm. Yfirborðið er venjulega slípað flatt eftir málun til að mæta tilgreindu flatneskjuþoli. Platan er síðan tekin í notkun eftir þéttimeðferð (td dýfingu í tæringarhamlandi olíu).

4. Plasma úðað áloxíð keramikhúð
Hitaúðaaðferðir, annaðhvort plasma eða HVOF, eru notaðar til að bera á keramikhúð. Keramikefni í duftformi, venjulega áloxíð (Al2O3) eða krómoxíð (Cr2O3) er hitað og síðan knúið áfram á yfirborð plötunnar til að mynda þétta, viðloðandi húð.

Kostir:

Mjög háan hitastig, allt að 800C og yfir.

Frábær efnaþol - Al₂O₃ er ónæmur fyrir flestum sýrum, basum og leysiefnum (að undanskildum sterkri flúorsýru og heitum óblandaðri basa).

Hár rafstyrkur - býður upp á rafeinangrun milli plötunnar og hluta.

Samsvarandi hörku Góð 60-70 HRC Góð slitþol.

Takmarkanir:

Brothætt - brothætt þegar það verður fyrir höggi eða hitaáföllum. Sprungur í málningu sem sýna grunnmálm.

Krefst grófs yfirborðs undirbúnings (kornblástur) til að líma. Hentar ekki fyrir fínan áferð.

Tiltölulega þykkt (100-500um) Getur haft áhrif á víddarvikmörk.

Dýrara en rafmagnslaust nikkel eða hart króm.

Umsóknarskýrslur:
Keramikhúð er notuð á upphitunarplötum fyrir háhita glermótun, hálfleiðaraskífuvinnslu (þar sem rafeinangrun er nauðsynleg) og við erfiðar efnafræðilegar aðstæður yfir 260 gráður (yfir PTFE mörkin). Lokað keramiklag (td gegndreypt með fjölliða) getur dregið úr gropleika og aukið tæringarþol.

Valviðmið: Passar húðun við umsóknina
Val á tæringarþolinni yfirborðsmeðferð hitaplötu er undir áhrifum af fjórum meginþáttum.

Efnafræðileg útsetning
Efnafræðilegt umhverfi: Ráðlagt: Ekki mælt með:
Sterkar sýrur (HCl, H₂SO₄, HNO₃) PTFE, Keramik Harðkróm, Raflaust nikkel
Sterk basa (NaOH, KOH) PTFE, Harð króm (innsiglað) Keramik (árásar af heitum basa), EN Saltúði (NaCl, sjávarumhverfi) PTFE, Raflaust NiHard króm (ekki lokað)
Lífræn leysiefni (asetón, alkóhól) Allir nógu góðir. - Oxunarefni (bleikiefni, peroxíð) PTFE, Keramik Raflaust nikkel (pitting)
Rekstrarhitastig
Allt að 260 gráður – PTFE er óviðjafnanlegt hvað varðar efnaþol og -eiginleika sem ekki eru festir við.

260–400 gráður – Raflaust nikkel eða hörð króm (með nauðsynlegum þéttiefnum). Keramik virkar líka en það er dýrara.

Yfir 400 gráður - Aðeins keramikhúð (eða ber ryðfríu stáli með sérstökum málmblöndur) standast hita.

Vélrænn slit og veðrun
Mikið slit (rennihlutar, slípiefni) - Harðkróm eða keramik.

Lítið slit (statísk plata, mjúk þurrka) - PTFE eða rafmagnslaust nikkel.

Hitahjólreiðar og vélrænt álag
Miðlungs hjólreiðar (20 gráður til 200 gráður og til baka) eru meðhöndlaðar vel með PTFE og raflausu nikkeli. Harðkróm getur sprungið ef undirlagið þenst mikið út. (þ.e. ál undir króm - ekki ráðlagt.) Keramik þolir síst hitalost nema sett þykkt á samsvarandi-þensluundirlag (td keramik á Invar).

Kostnaðarmál
Fyrir hóflega tæringarvörn er rafmagnslaust nikkel það hagkvæmasta. PTFE er hærra vegna margra húðunarlaga og grunnkröfur. Kostnaður við harðkróm er mismunandi eftir þykkt og eftir-slípun. Keramikúði er venjulega dýrastur vegna sérhæfðs búnaðar og lágs útfellingarhraða.

Hagnýtar leiðbeiningar um að tilgreina húðun
Þegar þú þróar forskrift fyrir tæringarþolna-hitunarplötu ætti að fylgja eftirfarandi upplýsingum:

Undirlagsefni - Ál, stál eða ryðfrítt stál. Ál þarfnast sérstakrar formeðferðar (sinkat eða anodize) áður en rafmagnslaust nikkel eða PTFE.

Tegund og þykkt húðunar – td "PTFE húðun, 0,5 mm nafnþykkt, gat-laust samkvæmt ASTM D714."

Krafa um tæringarpróf – td "48 klst saltúða samkvæmt ASTM B117 án rauðryðs."

Hitastig - "Stöðug aðgerð við 200 gráður, með hléum í 250 gráður."

Flatleiki eftir húðun - "Húðuð yfirborðsflata skal ekki fara yfir 0,05 mm yfir 300 mm."

Brún og holuþekju – "Allar brúnir og gegnum-göt skulu vera húðuð án óvarins undirlags."

Í ætandi umhverfi er mikilvægt að halda jafnvægi á efnaþol og vélrænni endingu. PTFE-húðuð plata sem er reglulega skrúbbuð með slípiefni mun fljótt bila. Aftur á móti mun hörð krómplata í sterku sýrubaði tærast í gegnum ör-sprungur innan nokkurra vikna.

Niðurstaða
Yfirborðsmeðferðir stækka verulega rekstrarumslagið á málmhitaplötum. PTFE húðun veitir óviðjafnanlega efnaþol og -ekki festa frammistöðu allt að 260 gráður. Raflaust nikkel býður upp á samræmda,-hagkvæma vörn fyrir hóflegt tæringarumhverfi. Harð krómhúðun gefur mikla slitþol en krefst þéttingar til tæringarvörn. Keramikhúð gerir kleift að nota háan-hita og háan-rafmagnsnotkun. Val á tæringarþolinni hitaplötu yfirborðsmeðferð verður að taka tillit til sérstakrar efnafræðilegrar útsetningar, hitastigs, vélræns slits og hitauppstreymisskilyrða. Efnisvörn er óaðskiljanlegur hluti af hitarahönnun; rétt yfirborðsmeðferð lengir endingartíma, dregur úr mengun og tryggir stöðuga hitauppstreymi í árásargjarnum iðnaðarferlum.