Šajā divdaļīgajā rakstā ir apkopoti galvenie punkti no raksta par elektropulēšanu un sniegts ieskats Tverberga prezentācijā InterPhex konferencē vēlāk šajā mēnesī. Šodien, 1. daļā, mēs apspriedīsim nerūsējošā tērauda cauruļu elektropulēšanas nozīmi, elektropulēšanas metodes un analītiskās metodes. Otrajā daļā mēs iepazīstinām ar jaunākajiem pētījumiem par pasivētām mehāniski pulētām nerūsējošā tērauda caurulēm.
1. daļa: Elektropulētas nerūsējošā tērauda caurules Farmācijas un pusvadītāju rūpniecībai ir nepieciešams liels skaits elektropulētu nerūsējošā tērauda cauruļu. Abos gadījumos priekšroka tiek dota 316L nerūsējošajam tēraudam. Dažreiz tiek izmantoti nerūsējošā tērauda sakausējumi ar 6 % molibdēna saturu; pusvadītāju ražotājiem ir svarīgi sakausējumi C-22 un C-276, īpaši, ja kā kodinātāju izmanto gāzveida sālsskābi.
Viegli raksturot virsmas defektus, kas citādi paliktu maskēti biežāk sastopamo materiālu virsmas anomāliju labirintā.
Pasivējošā slāņa ķīmiskā inertitāte ir saistīta ar faktu, ka gan hroms, gan dzelzs atrodas 3+ oksidācijas stāvoklī un nav nulles valenti metāli. Mehāniski pulētas virsmas saglabāja augstu brīvā dzelzs saturu plēvē pat pēc ilgstošas ​​termiskās pasivācijas ar slāpekļskābi. Jau šis faktors vien dod elektropulētām virsmām lielas priekšrocības ilgtermiņa stabilitātes ziņā.
Vēl viena svarīga atšķirība starp abām virsmām ir leģējošo elementu klātbūtne (mehāniski pulētās virsmās) vai neesamība (elektropulētās virsmās). Mehāniski pulētas virsmas saglabā galveno leģējošo elementu sastāvu ar nelielu citu leģējošo elementu zudumu, savukārt elektropulētās virsmas satur galvenokārt tikai hromu un dzelzi.
Elektropulētu cauruļu izgatavošana Lai iegūtu gludu elektropulētu virsmu, jāsāk ar gludu virsmu. Tas nozīmē, ka mēs sākam ar ļoti augstas kvalitātes tēraudu, kas ražots optimālai metināmībai. Kontrole ir nepieciešama, kausējot sēru, silīciju, mangānu un deoksidējošus elementus, piemēram, alumīniju, titānu, kalciju, magniju un delta ferītu. Sloksne ir termiski jāapstrādā, lai izšķīdinātu visas sekundārās fāzes, kas var veidoties kausējuma sacietēšanas laikā vai augstas temperatūras apstrādes laikā.
Turklāt vissvarīgākais ir svītru apdares veids. ASTM A-480 standartā ir uzskaitītas trīs komerciāli pieejamas aukstās svītru virsmas apdares: 2D (gaisa atkvēlināšana, kodināšana un neasa velmēšana), 2B (gaisa atkvēlināšana, velmēšanas kodināšana un velmēšanas pulēšana) un 2BA (spīdīga atkvēlināšana un ekranēšanas pulēšana). atmosfēras velmēs).
Profilēšana, metināšana un lodītes regulēšana ir rūpīgi jākontrolē, lai iegūtu pēc iespējas apaļāku cauruli. Pēc pulēšanas būs redzama pat vismazākā metinājuma apakšdaļa vai plakana lodītes līnija. Turklāt pēc elektropulēšanas būs acīmredzamas velmēšanas pēdas, metinājuma šuvju velmēšanas raksti un jebkādi mehāniski bojājumi uz virsmas.
Pēc termiskās apstrādes caurules iekšējais diametrs ir mehāniski jānoslīpē, lai novērstu virsmas defektus, kas izveidojušies sloksnes un caurules veidošanas laikā. Šajā posmā svītru apdares izvēle kļūst kritiski svarīga. Ja locījums ir pārāk dziļš, no caurules iekšējā diametra virsmas ir jānoņem vairāk metāla, lai iegūtu gludu cauruli. Ja raupjums ir sekls vai tā vispār nav, ir jānoņem mazāk metāla. Vislabāko elektropulēto apdari, parasti 5 mikrocollu diapazonā vai gludāku, iegūst, veicot cauruļu garenisko lentveida pulēšanu. Šāda veida pulēšana noņem lielāko daļu metāla no virsmas, parasti 0,001 collas diapazonā, tādējādi noņemot graudu robežas, virsmas nepilnības un veidotos defektus. Virpuļpulēšana noņem mazāk materiāla, rada "duļķainu" virsmu un parasti rada augstāku Ra (vidējo virsmas raupjumu) 10–15 mikrocollu diapazonā.
Elektropulēšana Elektropulēšana ir tikai apgriezta pārklāšana. Elektropulēšanas šķīdums tiek sūknēts pa caurules iekšējo diametru, kamēr katods tiek vilkts caur cauruli. Metāls vēlams tiek noņemts no virsmas augstākajiem punktiem. Procesa mērķis ir "cerēt" cinkot katodu ar metālu, kas izšķīst no caurules iekšpuses (t. i., anoda). Ir svarīgi kontrolēt elektroķīmiju, lai novērstu katoda pārklāšanos un saglabātu pareizu valenci katram jonam.
Elektropulēšanas laikā uz anoda vai nerūsējošā tērauda virsmas veidojas skābeklis, bet uz katoda virsmas – ūdeņradis. Skābeklis ir galvenā sastāvdaļa, kas veido elektropulētu virsmu īpašās īpašības, gan palielinot pasivācijas slāņa dziļumu, gan izveidojot patiesu pasivācijas slāni.
Elektropulēšana notiek zem tā sauktā "žaketa" slāņa, kas ir polimerizēts niķeļa sulfīts. Jebkas, kas traucē žaketa slāņa veidošanos, radīs defektīvu elektropulēto virsmu. Tas parasti ir jons, piemēram, hlorīds vai nitrāts, kas novērš niķeļa sulfīta veidošanos. Citas traucējošas vielas ir silikona eļļas, smērvielas, vaski un citi garās ķēdes ogļūdeņraži.
Pēc elektropulēšanas caurules tika mazgātas ar ūdeni un papildus pasivētas karstā slāpekļskābē. Šī papildu pasivācija ir nepieciešama, lai noņemtu atlikušo niķeļa sulfītu un uzlabotu virsmas hroma un dzelzs attiecību. Pēc tam pasivētās caurules tika mazgātas ar tehnisko ūdeni, ievietotas karstā dejonizētā ūdenī, žāvētas un iepakotas. Ja nepieciešams tīrtelpas iepakojums, caurules papildus skalo dejonizētā ūdenī, līdz tiek sasniegta noteiktā vadītspēja, un pēc tam pirms iepakošanas žāvē ar karstu slāpekli.
Visizplatītākās elektropulētu virsmu analīzes metodes ir Augera elektronu spektroskopija (AES) un rentgenstaru fotoelektronu spektroskopija (XPS) (pazīstama arī kā ķīmiskās analīzes elektronu spektroskopija). AES izmanto virsmas tuvumā ģenerētus elektronus, lai katram elementam ģenerētu specifisku signālu, kas sniedz elementu sadalījumu ar dziļumu. XPS izmanto mīkstus rentgenstarus, kas rada saistīšanās spektrus, ļaujot atšķirt molekulu sugas pēc oksidācijas pakāpes.
Virsmas raupjuma vērtība ar virsmas profilu, kas ir līdzīgs virsmas izskatam, nenozīmē tādu pašu virsmas izskatu. Lielākā daļa mūsdienu profilētāju var ziņot par daudzām dažādām virsmas raupjuma vērtībām, tostarp Rq (pazīstams arī kā RMS), Ra, Rt (maksimālā starpība starp minimālo padziļinājumu un maksimālo virsotni), Rz (vidējais maksimālais profila augstums) un vairākas citas vērtības. Šīs izteiksmes tika iegūtas dažādu aprēķinu rezultātā, izmantojot vienu dimanta pildspalvas apli ap virsmu. Šajā apvedceļā elektroniski tiek izvēlēta daļa, ko sauc par "robežvērtību", un aprēķini tiek balstīti uz šo daļu.
Virsmas var labāk aprakstīt, izmantojot dažādu konstrukcijas vērtību, piemēram, Ra un Rt, kombinācijas, taču nav vienas funkcijas, kas varētu atšķirt divas dažādas virsmas ar vienādu Ra vērtību. ASME publicē ASME B46.1 standartu, kas definē katras aprēķina funkcijas nozīmi.
Lai iegūtu papildinformāciju, sazinieties ar: Džonu Tverbergu, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Tālrunis: 262-642-8210.