See kaheosaline artikkel võtab kokku elektropoleerimist käsitleva artikli põhipunktid ja annab ülevaate Tverbergi ettekandest InterPhexil selle kuu lõpus. Täna, 1. osas, arutame roostevabast terasest torude elektropoleerimise olulisust, elektropoleerimistehnikaid ja analüütilisi meetodeid. Teises osas tutvustame uusimaid uuringuid passiveeritud mehaaniliselt poleeritud roostevabast terasest torude kohta.
1. osa: Elektropoleeritud roostevabast terasest torud Farmaatsia- ja pooljuhtide tööstus vajab suurt hulka elektropoleeritud roostevabast terasest torusid. Mõlemal juhul on eelistatud sulam 316L roostevaba teras. Mõnikord kasutatakse roostevabast terasest sulameid, mis sisaldavad 6% molübdeeni; sulamid C-22 ja C-276 on pooljuhtide tootjatele olulised, eriti kui söövitusainena kasutatakse gaasilist vesinikkloriidhapet.
Iseloomustage hõlpsalt pinnadefekte, mis muidu jääksid tavalisemate materjalide pinnaanomaaliate labürindis varjatuks.
Passiivkihi keemiline inerts tuleneb asjaolust, et nii kroom kui ka raud on 3+ oksüdatsiooniastmes ega ole nullvalentsed metallid. Mehaaniliselt poleeritud pinnad säilitasid kiles kõrge vaba raua sisalduse isegi pärast pikaajalist termilist passivatsiooni lämmastikhappega. Ainuüksi see tegur annab elektropoleeritud pindadele suure eelise pikaajalise stabiilsuse osas.
Teine oluline erinevus kahe pinna vahel on legeerelementide olemasolu (mehaaniliselt poleeritud pindadel) või puudumine (elektropoleeritud pindadel). Mehaaniliselt poleeritud pinnad säilitavad peamise legeerkoostise vähese teiste legeerelementide kaoga, samas kui elektropoleeritud pinnad sisaldavad enamasti ainult kroomi ja rauda.
Elektropoleeritud torude valmistamine Sileda elektropoleeritud pinna saamiseks tuleb alustada siledast pinnast. See tähendab, et alustame väga kvaliteetsest terasest, mis on valmistatud optimaalse keevitatavuse tagamiseks. Väävli, räni, mangaani ja deoksüdeerivate elementide, näiteks alumiiniumi, titaani, kaltsiumi, magneesiumi ja deltaferriidi sulatamisel on vajalik kontroll. Riba tuleb kuumtöödelda, et lahustada kõik sekundaarsed faasid, mis võivad tekkida sulamise tahkumise ajal või kõrgel temperatuuril töötlemisel.
Lisaks on kõige olulisem triibu viimistluse tüüp. ASTM A-480 loetleb kolm kaubanduslikult saadaolevat külmvaltsitud riba pinnaviimistlust: 2D (õhk-lõõmutatud, marineeritud ja nürivaltsitud), 2B (õhk-lõõmutatud, rullmarineeritud ja rullpoleeritud) ning 2BA (läikiv lõõmutatud ja kilppoleeritud). atmosfääris). rullides).
Profileerimist, keevitamist ja õmbluse reguleerimist tuleb hoolikalt kontrollida, et saada võimalikult ümar toru. Pärast poleerimist on nähtavad isegi keevisõmbluse väikseimadki altlõiged või õmbluse sirged jooned. Lisaks on pärast elektropoleerimist selgelt näha valtsimisjäljed, keevisõmbluste valtsimismustrid ja kõik mehaanilised pinnakahjustused.
Pärast kuumtöötlust tuleb toru sisediameetrit mehaaniliselt poleerida, et kõrvaldada riba ja toru moodustamisel tekkinud pinnadefektid. Selles etapis muutub triibulise viimistluse valik kriitiliseks. Kui volt on liiga sügav, tuleb sileda toru saamiseks toru sisediameetri pinnalt eemaldada rohkem metalli. Kui karedus on väike või puudub üldse, tuleb eemaldada vähem metalli. Parim elektropoleeritud viimistlus, mis on tavaliselt 5 mikrotolli vahemikus või siledam, saadakse torude pikisuunalise lintpoleerimise teel. Seda tüüpi poleerimine eemaldab pinnalt suurema osa metallist, tavaliselt 0,001 tolli vahemikus, eemaldades seeläbi terapiirid, pinna ebatasasused ja vormidefektid. Pöörlev poleerimine eemaldab vähem materjali, loob „häguse“ pinna ja annab tavaliselt kõrgema Ra (keskmise pinnakareduse) vahemikus 10–15 mikrotolli.
Elektropoleerimine Elektropoleerimine on lihtsalt vastupidine katmine. Elektropoleerimislahust pumbatakse üle toru sisediameetri, samal ajal kui katood läbi toru tõmmatakse. Metall eemaldatakse eelistatavalt pinna kõrgeimatest punktidest. Protsessi eesmärk on katoodi galvaniseerida metalliga, mis lahustub toru seest (st anoodilt). Katoodkatte vältimiseks ja iga iooni õige valentsi säilitamiseks on oluline kontrollida elektrokeemiat.
Elektropoleerimise käigus tekib anoodi või roostevaba terase pinnal hapnik ja katoodi pinnal vesinik. Hapnik on elektropoleeritud pindade eriliste omaduste loomisel võtmetähtsusega koostisosa, nii passiivkihi sügavuse suurendamiseks kui ka tõelise passiivkihi loomiseks.
Elektropoleerimine toimub nn „Jacquet'i“ kihi all, mis on polümeriseeritud nikkelsulfit. Kõik, mis segab Jacquet'i kihi moodustumist, annab defektse elektropoleeritud pinna. See on tavaliselt ioon, näiteks kloriid või nitraat, mis takistab nikkelsulfiidi teket. Muud segavad ained on silikoonõlid, määrded, vahad ja muud pika ahelaga süsivesinikud.
Pärast elektropoleerimist pesti torusid veega ja passiveeriti täiendavalt kuumas lämmastikhappes. See täiendav passiveerimine on vajalik nikkelsulfiidi jääkide eemaldamiseks ja pinna kroomi ja raua suhte parandamiseks. Järgnevalt passiveeritud torud pesti protsessiveega, asetati kuuma deioniseeritud vette, kuivatati ja pakendati. Kui on vaja puhasruumi pakendamist, loputatakse torusid täiendavalt deioniseeritud vees, kuni saavutatakse ettenähtud juhtivus, ja seejärel kuivatatakse neid enne pakendamist kuuma lämmastikuga.
Elektropoleeritud pindade analüüsimise kõige levinumad meetodid on Augeri elektronspektroskoopia (AES) ja röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS) (tuntud ka kui keemilise analüüsi elektronspektroskoopia). AES kasutab pinna lähedal genereeritud elektrone, et genereerida iga elemendi jaoks spetsiifiline signaal, mis annab elementide sügavusega jaotuse. XPS kasutab pehmeid röntgenikiirgusid, mis loovad sidumisspektrid, võimaldades molekulaarseid liike oksüdatsiooniastme järgi eristada.
Pinna kareduse väärtus, mille puhul pinnaprofiil on sarnane pinna välimusega, ei tähenda sama pinna välimust. Enamik tänapäevaseid profiilijatest suudab esitada palju erinevaid pinna kareduse väärtusi, sealhulgas Rq (tuntud ka kui RMS), Ra, Rt (maksimaalne erinevus minimaalse süvendi ja maksimaalse tipu vahel), Rz (keskmine maksimaalne profiili kõrgus) ja mitmeid muid väärtusi. Need avaldised saadi mitmesuguste arvutuste tulemusena, kasutades teemantpliiatsiga ühe läbisõiduga pinda. Sellel möödaviigul valitakse elektrooniliselt osa, mida nimetatakse "piiriks", ja arvutused põhinevad sellel osal.
Pindu saab paremini kirjeldada erinevate arvutusväärtuste, näiteks Ra ja Rt, kombinatsioonide abil, kuid puudub üks funktsioon, mis suudaks eristada kahte sama Ra väärtusega pinda. ASME avaldab standardi ASME B46.1, mis määratleb iga arvutusfunktsiooni tähenduse.
Lisateabe saamiseks võtke ühendust: John Tverberg, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Telefon: 262-642-8210.