מאמר זה, בן שני חלקים, מסכם את נקודות המפתח של המאמר על אלקטרופוליש ומציג סקירה מקדימה של המצגת של טברברג בכנס InterPhex בהמשך החודש. היום, בחלק 1, נדון בחשיבות של אלקטרופוליש צינורות נירוסטה, טכניקות אלקטרופוליש ושיטות אנליטיות. בחלק השני, נציג את המחקר העדכני ביותר על צינורות נירוסטה שעברו ליטוש מכני פסיביציה.
חלק 1: צינורות נירוסטה מלוטשים אלקטרוליטית תעשיות התרופות והמוליכים למחצה זקוקות למספר רב של צינורות נירוסטה מלוטשים אלקטרוליטית. בשני המקרים, נירוסטה 316L היא הסגסוגת המועדפת. לעיתים משתמשים בסגסוגות נירוסטה עם 6% מוליבדן; סגסוגות C-22 ו-C-276 חשובות ליצרני מוליכים למחצה, במיוחד כאשר משתמשים בחומצה הידרוכלורית גזית כחומר חריטה.
לאפיין בקלות פגמי שטח שהיו מוסתרים במבוך של אנומליות שטח הנמצאות בחומרים נפוצים יותר.
האינרציה הכימית של שכבת הפסיבציה נובעת מהעובדה שגם כרום וגם ברזל נמצאים במצב חמצון 3+, ואינם מתכות אפס-ערכיות. משטחים מלוטשים מכנית שמרו על תכולה גבוהה של ברזל חופשי בשכבה גם לאחר פסיבציה תרמית ממושכת עם חומצה חנקתית. גורם זה לבדו מעניק למשטחים שעברו ליטוש אלקטרו-פוליש יתרון גדול מבחינת יציבות לטווח ארוך.
הבדל חשוב נוסף בין שני המשטחים הוא נוכחות (במשטחים מלוטשים מכנית) או היעדרם (במשטחים שעברו ליטוש אלקטרופולישי). משטחים מלוטשים מכנית שומרים על הרכב הסגסוגת העיקרי עם אובדן מועט של יסודות סגסוגת אחרים, בעוד שמשטחים שעברו ליטוש אלקטרופולישי מכילים בעיקר כרום וברזל בלבד.
ייצור צינורות אלקטרוליטיים כדי לקבל משטח אלקטרוליטי חלק, עליכם להתחיל עם משטח חלק. משמעות הדבר היא שאנו מתחילים עם פלדה באיכות גבוהה מאוד, המיוצרת לריתוך אופטימלי. בקרה נחוצה בעת התכת גופרית, סיליקון, מנגן ויסודות מחמצנים כגון אלומיניום, טיטניום, סידן, מגנזיום ודלתא פריט. יש לטפל בחום ברצועה כדי להמיס כל פאזה משנית שעשויה להיווצר במהלך התמצקות ההיתוך או שנוצרת במהלך עיבוד בטמפרטורה גבוהה.
בנוסף, סוג גימור הפסים הוא החשוב ביותר. ASTM A-480 מפרט שלושה גימורי משטח פס קר הזמינים מסחרית: 2D (חישול באוויר, כבישה וגלגול קהה), 2B (חישול באוויר, כבישה בגלגול וליטוש בגלגול), ו-2BA (חישול בהיר וליטוש מגן). גלילים).
יש לשלוט בקפידה על יצירת פרופילים, ריתוך וכיוונון חרוזי צינור כדי לקבל את הצינור העגול ביותר האפשרי. לאחר הליטוש, אפילו חיתוך קל ביותר של הריתוך או קו ישר של החרוז יהיה גלוי. בנוסף, לאחר ליטוש אלקטרו, עקבות של גלגול, דפוסי גלגול של ריתוכים וכל נזק מכני למשטח יהיו ברורים.
לאחר טיפול בחום, יש ללטש מכני את הקוטר הפנימי של הצינור כדי למנוע פגמים שנוצרו במהלך יצירת הרצועה והצינור. בשלב זה, בחירת גימור הפס הופכת קריטית. אם הקפל עמוק מדי, יש להסיר יותר מתכת מפני השטח של הקוטר הפנימי של הצינור כדי לקבל צינור חלק. אם החספוס רדוד או חסר, יש להסיר פחות מתכת. גימור האלקטרו-פוליש הטוב ביותר, בדרך כלל בטווח של 5 מיקרו-אינץ' או חלק יותר, מתקבל על ידי ליטוש פס אורכי של הצינורות. סוג זה של ליטוש מסיר את רוב המתכת מפני השטח, בדרך כלל בטווח של 0.001 אינץ', ובכך מסיר גבולות גרגירים, פגמים במשטח ופגמים שנוצרו. ליטוש סיבובי מסיר פחות חומר, יוצר משטח "עכור", ובדרך כלל מייצר Ra (חספוס פני שטח ממוצע) גבוה יותר בטווח של 10-15 מיקרו-אינץ'.
אלקטרופוליש אלקטרופוליש הוא בסך הכל ציפוי הפוך. תמיסת אלקטרופוליש נשאבת על הקוטר הפנימי של הצינור בזמן שהקתודה נמשכת דרכה. המתכת מוסרת רצוי מהנקודות הגבוהות ביותר על פני השטח. התהליך "מקווה" לגלוון את הקתודה עם מתכת שמתמוססת מתוך הצינור (כלומר, האנודה). חשוב לשלוט באלקטרוכימיה כדי למנוע ציפוי קתודי ולשמור על הערכיות הנכונה עבור כל יון.
במהלך אלקטרופוליש, נוצר חמצן על פני האנודה או הנירוסטה, ומימן נוצר על פני הקתודה. חמצן הוא מרכיב מפתח ביצירת התכונות המיוחדות של משטחים שעברו אלקטרופוליש, הן להגדלת עומק שכבת הפסיבציה והן ליצירת שכבת פסיבציה אמיתית.
ליטוש אלקטרוכימי מתבצע מתחת לשכבת "ז'אקט", שהיא ניקל סולפיט שעבר פולימריזציה. כל דבר שמפריע להיווצרות שכבת הז'אקט יגרום למשטח אלקטרוכימי פגום. בדרך כלל מדובר ביון, כגון כלוריד או ניטרט, המונע את היווצרות הניקל סולפיט. חומרים מפריעים נוספים הם שמני סיליקון, גריז, שעווה ופחמימנים ארוכי שרשרת אחרים.
לאחר הפוליש האלקטרואלקטרי, הצינורות נשטפו במים ועברו פסיבציה נוספת בחומצה חנקתית חמה. פסיבציה נוספת זו נחוצה להסרת כל ניקל סולפיט שיורי ולשיפור יחס הכרום לברזל על פני השטח. הצינורות שעברו פסיבציה לאחר מכן נשטפו במי תהליך, הונחו במים חמים מזוקקים, יובשו ונארזו. אם נדרשת אריזה בחדר נקי, הצינורות נשטפים בנוסף במים מזוקקים עד להגעה למוליכות שצוינה, ולאחר מכן יובשו בחנקן חם לפני האריזה.
השיטות הנפוצות ביותר לניתוח משטחים שעברו ליטוש אלקטרו הן ספקטרוסקופיית אלקטרונים של אוגר (AES) וספקטרוסקופיית פוטואלקטרונים של קרני רנטגן (XPS) (הידועה גם כספקטרוסקופיית אלקטרונים לניתוח כימי). AES משתמשת באלקטרונים הנוצרים ליד פני השטח כדי לייצר אות ספציפי לכל יסוד, מה שנותן פיזור של יסודות עם עומק. XPS משתמשת בקרני רנטגן רכות היוצרות ספקטרום קישור, המאפשר להבחין בין מינים מולקולריים לפי דרגת חמצון.
ערך חספוס פני השטח עם פרופיל פני שטח דומה למראה פני השטח אינו אומר אותו מראה פני שטח. רוב הפרופילרים המודרניים יכולים לדווח על ערכי חספוס פני שטח רבים ושונים, כולל Rq (הידוע גם כ-RMS), Ra, Rt (ההפרש המקסימלי בין שקע מינימלי לשיא מקסימלי), Rz (גובה פרופיל מקסימלי ממוצע) וכמה ערכים נוספים. ביטויים אלה התקבלו כתוצאה מחישובים שונים באמצעות מעבר יחיד סביב פני השטח בעזרת עט יהלום. במעקף זה, חלק הנקרא "חיתוך" נבחר באופן אלקטרוני והחישובים מבוססים על חלק זה.
ניתן לתאר משטחים טוב יותר באמצעות שילובים של ערכי תכנון שונים כגון Ra ו-Rt, אך אין פונקציה אחת שיכולה להבחין בין שני משטחים שונים בעלי ערך Ra זהה. ASME מפרסמת את תקן ASME B46.1, המגדיר את משמעותה של כל פונקציית חישוב.
למידע נוסף צרו קשר עם: ג'ון טברברג, טרנט טיוב, 2015 אנרג'י דרייב, ת.ד. 77, איסט טרוי, ויסקונסין 53120. טלפון: 262-642-8210.