이 두 부분으로 구성된 기사는 전해연마에 관한 기사의 핵심 내용을 요약하고, 이달 말 InterPhex에서 Tverberg가 발표할 내용을 간략하게 소개합니다. 오늘 1부에서는 스테인리스강 파이프 전해연마의 중요성, 전해연마 기술, 그리고 분석 방법에 대해 논의합니다. 2부에서는 부동태화 기계 연마 스테인리스강 파이프에 대한 최신 연구를 소개합니다.
1부: 전해연마 스테인리스 스틸 튜브 제약 및 반도체 산업에는 다량의 전해연마 스테인리스 스틸 튜브가 필요합니다. 두 경우 모두 316L 스테인리스 스틸이 선호되는 합금입니다. 몰리브덴 6%를 함유한 스테인리스 스틸 합금도 때때로 사용되며, C-22 및 C-276 합금은 반도체 제조업체에 중요하며, 특히 기체 염산을 에칭액으로 사용할 때 더욱 그렇습니다.
보다 흔한 재료에서 발견되는 표면 이상의 복잡한 미로에 가려져 있는 표면 결함을 쉽게 특성화합니다.
부동태화층의 화학적 불활성은 크롬과 철 모두 3+ 산화수에 있으며 0가 금속이 아니라는 사실에 기인합니다. 기계적으로 연마된 표면은 질산으로 장시간 열 부동태화한 후에도 피막 내에 높은 함량의 유리 철을 유지했습니다. 이러한 요인만으로도 전해연마 표면의 장기 안정성이 크게 향상됩니다.
두 표면의 또 다른 중요한 차이점은 합금 원소의 존재 여부(기계적으로 연마된 표면의 경우) 또는 부재 여부(전해연마된 표면의 경우)입니다. 기계적으로 연마된 표면은 다른 합금 원소의 손실이 거의 없이 주요 합금 조성을 유지하는 반면, 전해연마된 표면은 주로 크롬과 철만 포함합니다.
전해연마 파이프 제작 매끄러운 전해연마 표면을 얻으려면 먼저 매끄러운 표면부터 시작해야 합니다. 즉, 최적의 용접성을 위해 제조된 고품질 강철을 사용합니다. 황, 규소, 망간 및 알루미늄, 티타늄, 칼슘, 마그네슘, 델타 페라이트와 같은 탈산 원소를 용융할 때는 관리가 필수적입니다. 스트립은 용융 응고 중 또는 고온 가공 중에 생성될 수 있는 2차 상(secondary phase)을 용해하기 위해 열처리해야 합니다.
또한, 스트라이프 마감 유형이 가장 중요합니다. ASTM A-480에는 시중에서 판매되는 세 가지 냉간 스트립 표면 마감 유형이 나와 있습니다. 2D(공기 어닐링, 산세 처리, 블런트 압연), 2B(공기 어닐링, 롤 산세 처리, 롤 연마), 그리고 2BA(광택 어닐링, 쉴드 연마)입니다. (분위기(atmosphere)). 롤).
최대한 둥근 튜브를 얻기 위해서는 프로파일링, 용접 및 비드 조정을 신중하게 관리해야 합니다. 연마 후에는 용접부의 아주 미세한 언더컷이나 비드의 평평한 선까지 볼 수 있습니다. 또한, 전해연마 후에는 압연 흔적, 용접부의 압연 패턴, 그리고 표면의 기계적 손상이 명확하게 드러납니다.
열처리 후, 스트립 및 파이프 성형 과정에서 발생하는 표면 결함을 제거하기 위해 파이프 내경을 기계적으로 연마해야 합니다. 이 단계에서 스트라이프 마감 처리의 선택이 매우 중요합니다. 주름이 너무 깊으면 매끄러운 튜브를 얻기 위해 튜브 내경 표면에서 더 많은 금속을 제거해야 합니다. 거칠기가 얕거나 없는 경우, 제거해야 할 금속의 양이 줄어듭니다. 일반적으로 5마이크로인치 범위 또는 그보다 매끄러운 최상의 전해 연마 마감은 튜브의 세로 밴드 연마를 통해 얻을 수 있습니다. 이러한 유형의 연마는 일반적으로 0.001인치 범위 내에서 표면에서 대부분의 금속을 제거하여 결정립계, 표면 결함 및 형성된 결함을 제거합니다. 회전 연마는 재료를 덜 제거하고 "흐린" 표면을 만들며 일반적으로 10~15마이크로인치 범위의 더 높은 Ra(평균 표면 거칠기)를 생성합니다.
전해연마 전해연마는 단순히 역코팅입니다. 음극이 튜브를 통과하는 동안 전해연마 용액을 튜브 내경에 펌핑합니다. 금속은 표면의 가장 높은 지점에서 제거하는 것이 바람직합니다. 이 공정은 튜브 내부(즉, 양극)에서 용해되는 금속으로 음극을 아연 도금하는 것을 "희망"합니다. 음극 코팅을 방지하고 각 이온의 원자가를 적절하게 유지하려면 전기화학을 제어하는 ​​것이 중요합니다.
전해연마 과정에서 양극 또는 스테인리스강 표면에는 산소가, 음극 표면에는 수소가 형성됩니다. 산소는 전해연마 표면의 특수한 특성을 형성하는 핵심 요소로, 부동태화층의 깊이를 증가시키고 진정한 부동태화층을 형성합니다.
전해연마는 중합된 니켈 아황산염인 소위 "자케(Jacquet)" 층 아래에서 진행됩니다. 자케 층 형성을 방해하는 물질은 전해연마 표면에 결함을 초래합니다. 이는 일반적으로 염화물이나 질산염과 같은 이온으로, 니켈 아황산염 형성을 방해합니다. 다른 방해 물질로는 실리콘 오일, 그리스, 왁스, 그리고 기타 긴 사슬 탄화수소가 있습니다.
전해연마 후, 튜브를 물로 세척하고 뜨거운 질산으로 추가 부동태화했습니다. 이 추가 부동태화는 잔류 아황산니켈을 제거하고 표면 크롬 대 철 비율을 개선하는 데 필요합니다. 이후 부동태화된 튜브는 공정수로 세척하고 뜨거운 탈이온수에 담가 건조 후 포장했습니다. 클린룸 포장이 필요한 경우, 튜브를 지정된 전도도에 도달할 때까지 탈이온수로 추가 헹군 후 포장 전에 뜨거운 질소로 건조합니다.
전해연마 표면을 분석하는 가장 일반적인 방법은 오제 전자 분광법(AES)과 X선 광전자 분광법(XPS)(화학 분석 전자 분광법이라고도 함)입니다. AES는 표면 근처에서 생성된 전자를 사용하여 각 원소에 대한 특정 신호를 생성하고, 이를 통해 깊이 있는 원소 분포를 얻을 수 있습니다. XPS는 결합 스펙트럼을 생성하는 연X선을 사용하여 산화 상태에 따라 분자 종을 구분할 수 있습니다.
표면 외관과 유사한 표면 프로파일을 갖는 표면 거칠기 값이 동일한 표면 외관을 의미하지는 않습니다. 대부분의 최신 프로파일러는 Rq(RMS라고도 함), Ra, Rt(최소 저점과 최대 피크 사이의 최대 차이), Rz(평균 최대 프로파일 높이)를 비롯한 다양한 표면 거칠기 값을 보고할 수 있습니다. 이러한 식은 다이아몬드 펜을 사용하여 표면 주위를 한 번 통과하는 다양한 계산을 통해 얻어졌습니다. 이 우회 과정에서 "컷오프"라고 하는 부분이 전자적으로 선택되고, 계산은 이 부분을 기반으로 이루어집니다.
표면은 Ra와 Rt와 같은 다양한 설계 값의 조합을 사용하여 더 잘 설명할 수 있지만, 동일한 Ra 값을 가진 두 개의 서로 다른 표면을 구분할 수 있는 단일 함수는 없습니다. ASME는 각 계산 함수의 의미를 정의하는 ASME B46.1 표준을 발표합니다.
자세한 내용은 John Tverberg, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120으로 문의하세요. 전화: 262-642-8210.