हा दोन भागांचा लेख इलेक्ट्रोपॉलिशिंगवरील लेखातील मुख्य मुद्द्यांचा सारांश देतो आणि या महिन्याच्या अखेरीस इंटरफेक्समध्ये होणाऱ्या ट्वेरबर्ग यांच्या सादरीकरणाची पूर्वतयारी करून देतो. आज, भाग १ मध्ये, आपण स्टेनलेस स्टील पाईप्सच्या इलेक्ट्रोपॉलिशिंगचे महत्त्व, इलेक्ट्रोपॉलिशिंग तंत्र आणि विश्लेषणात्मक पद्धती यांवर चर्चा करणार आहोत. दुसऱ्या भागात, आम्ही पॅसिव्हेटेड मेकॅनिकल पॉलिश्ड स्टेनलेस स्टील पाईप्सवरील नवीनतम संशोधन सादर करणार आहोत.
भाग १: इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या स्टेनलेस स्टीलच्या नळ्या. औषधनिर्माण आणि सेमीकंडक्टर उद्योगांना मोठ्या संख्येने इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या स्टेनलेस स्टीलच्या नळ्यांची आवश्यकता असते. दोन्ही बाबतीत, 316L स्टेनलेस स्टील हा पसंतीचा मिश्रधातू आहे. ६% मॉलिब्डेनम असलेले स्टेनलेस स्टीलचे मिश्रधातू कधीकधी वापरले जातात; C-22 आणि C-276 हे मिश्रधातू सेमीकंडक्टर उत्पादकांसाठी महत्त्वाचे आहेत, विशेषतः जेव्हा इचंट म्हणून वायुरूप हायड्रोक्लोरिक ऍसिड वापरले जाते.
अधिक सामान्य पदार्थांमध्ये आढळणाऱ्या पृष्ठभागावरील विसंगतींच्या गुंतागुंतीत लपून राहणारे पृष्ठभागावरील दोष सहजपणे ओळखता येतात.
पॅसिव्हेटिंग थराची रासायनिक निष्क्रियता या वस्तुस्थितीमुळे आहे की क्रोमियम आणि लोह दोन्ही ३+ ऑक्सिडेशन अवस्थेत आहेत आणि ते शून्यसंयुजी धातू नाहीत. नायट्रिक ऍसिडने दीर्घकाळ थर्मल पॅसिव्हेशन केल्यानंतरही, यांत्रिकरित्या पॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांवर फिल्ममध्ये मुक्त लोहाचे प्रमाण जास्त राहिले. केवळ हा घटकच इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांना दीर्घकालीन स्थिरतेच्या दृष्टीने एक मोठा फायदा देतो.
दोन पृष्ठभागांमधील आणखी एक महत्त्वाचा फरक म्हणजे मिश्रधातू घटकांची उपस्थिती (यांत्रिकरित्या पॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांमध्ये) किंवा अनुपस्थिती (इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांमध्ये). यांत्रिकरित्या पॉलिश केलेले पृष्ठभाग इतर मिश्रधातू घटकांचे फारसे नुकसान न होता मुख्य मिश्रधातू रचना टिकवून ठेवतात, तर इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांमध्ये प्रामुख्याने फक्त क्रोमियम आणि लोह असतात.
इलेक्ट्रोपॉलिश केलेले पाईप बनवणे: गुळगुळीत इलेक्ट्रोपॉलिश पृष्ठभाग मिळवण्यासाठी, आपल्याला एका गुळगुळीत पृष्ठभागापासून सुरुवात करावी लागते. याचा अर्थ असा की, आम्ही उत्कृष्ट वेल्डिंग क्षमतेसाठी तयार केलेल्या अतिशय उच्च दर्जाच्या स्टीलपासून सुरुवात करतो. सल्फर, सिलिकॉन, मॅंगनीज आणि ॲल्युमिनियम, टायटॅनियम, कॅल्शियम, मॅग्नेशियम व डेल्टा फेराइट यांसारखे डीऑक्सिडायझिंग घटक वितळवताना नियंत्रण आवश्यक असते. वितळलेल्या पदार्थाच्या घनीकरणादरम्यान किंवा उच्च तापमानाच्या प्रक्रियेदरम्यान तयार होऊ शकणारे कोणतेही दुय्यम टप्पे (secondary phases) विरघळवण्यासाठी पट्टीवर उष्णता प्रक्रिया (heat treatment) करणे आवश्यक आहे.
याव्यतिरिक्त, स्ट्राइप फिनिशचा प्रकार सर्वात महत्त्वाचा आहे. ASTM A-480 मध्ये व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या तीन कोल्ड स्ट्रिप सरफेस फिनिशची यादी आहे: 2D (एअर ॲनील्ड, पिकल्ड आणि ब्लंट रोल्ड), 2B (एअर ॲनील्ड, रोल पिकल्ड आणि रोल पॉलिश्ड), आणि 2BA (ब्राइट ॲनील्ड आणि शील्ड पॉलिश्ड).
शक्य तितकी गोलाकार ट्यूब मिळवण्यासाठी प्रोफाइलिंग, वेल्डिंग आणि बीड ॲडजस्टमेंट काळजीपूर्वक नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. पॉलिशिंगनंतर, वेल्डचा अगदी लहानसा अंडरकट किंवा बीडची सपाट रेषासुद्धा दिसेल. याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोपॉलिशिंगनंतर, रोलिंगच्या खुणा, वेल्डचे रोलिंग पॅटर्न्स आणि पृष्ठभागावरील कोणतेही यांत्रिक नुकसान स्पष्टपणे दिसून येईल.
उष्णता प्रक्रियेनंतर, पट्टी आणि पाईप तयार करताना निर्माण झालेले पृष्ठभागावरील दोष दूर करण्यासाठी पाईपच्या आतील व्यासाला यांत्रिकरित्या पॉलिश करणे आवश्यक असते. या टप्प्यावर, पट्टीच्या फिनिशची निवड अत्यंत महत्त्वाची ठरते. जर घडी खूप खोल असेल, तर गुळगुळीत नळी मिळवण्यासाठी नळीच्या आतील व्यासाच्या पृष्ठभागावरून अधिक धातू काढावा लागतो. जर खडबडीतपणा उथळ किंवा नसेल, तर कमी धातू काढण्याची गरज असते. सर्वोत्तम इलेक्ट्रोपॉलिश फिनिश, साधारणपणे ५ मायक्रो-इंच श्रेणीतील किंवा त्याहून अधिक गुळगुळीत, नळ्यांच्या अनुदैर्ध्य पट्ट्यांच्या पॉलिशिंगद्वारे मिळवला जातो. या प्रकारच्या पॉलिशिंगमुळे पृष्ठभागावरील बहुतेक धातू, साधारणपणे ०.००१ इंच श्रेणीतील, काढून टाकला जातो, ज्यामुळे कणांच्या सीमा, पृष्ठभागावरील अपूर्णता आणि तयार झालेले दोष दूर होतात. व्हर्लिंग पॉलिशिंगमध्ये कमी धातू काढला जातो, एक "ढगाळ" पृष्ठभाग तयार होतो आणि साधारणपणे १०-१५ मायक्रोइंच श्रेणीतील उच्च Ra (सरासरी पृष्ठभाग खडबडीतपणा) निर्माण होतो.
इलेक्ट्रोपॉलिशिंग म्हणजे एक उलट लेपन प्रक्रिया आहे. जेव्हा कॅथोड ट्यूबमधून ओढला जातो, तेव्हा ट्यूबच्या आतील व्यासावर इलेक्ट्रोपॉलिशिंग द्रावण पंपाने सोडले जाते. शक्यतो पृष्ठभागावरील सर्वात उंच भागांवरून धातू काढला जातो. या प्रक्रियेचा उद्देश ट्यूबच्या आतून (म्हणजेच ॲनोडमधून) विरघळणाऱ्या धातूने कॅथोडचे गॅल्व्हनायझेशन करणे हा असतो. कॅथोडिक लेपन टाळण्यासाठी आणि प्रत्येक आयनची योग्य संयुजा टिकवून ठेवण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीवर नियंत्रण ठेवणे महत्त्वाचे आहे.
इलेक्ट्रोपॉलिशिंग दरम्यान, ॲनोड किंवा स्टेनलेस स्टीलच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिजन आणि कॅथोडच्या पृष्ठभागावर हायड्रोजन तयार होतो. पॅसिव्हेशन लेयरची जाडी वाढवण्यासाठी आणि खरा पॅसिव्हेशन लेयर तयार करण्यासाठी, इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांचे विशेष गुणधर्म निर्माण करण्यामध्ये ऑक्सिजन हा एक महत्त्वाचा घटक आहे.
इलेक्ट्रोपॉलिशिंग तथाकथित 'जॅकेट' थराखाली होते, जो एक पॉलिमरीकृत निकेल सल्फाइट असतो. जॅकेट थराच्या निर्मितीमध्ये अडथळा आणणाऱ्या कोणत्याही गोष्टीमुळे सदोष इलेक्ट्रोपॉलिश केलेला पृष्ठभाग तयार होतो. हा सहसा क्लोराइड किंवा नायट्रेटसारखा आयन असतो, जो निकेल सल्फाइटच्या निर्मितीस प्रतिबंध करतो. सिलिकॉन तेल, ग्रीस, मेण आणि इतर लांब साखळीचे हायड्रोकार्बन्स हे इतर अडथळा आणणारे पदार्थ आहेत.
इलेक्ट्रोपॉलिशिंगनंतर, ट्यूब्स पाण्याने धुतल्या गेल्या आणि गरम नायट्रिक ऍसिडमध्ये अतिरिक्त पॅसिव्हेट केल्या गेल्या. हे अतिरिक्त पॅसिव्हेशन, शिल्लक राहिलेले निकेल सल्फाइट काढून टाकण्यासाठी आणि पृष्ठभागावरील क्रोमियम व लोहाचे प्रमाण सुधारण्यासाठी आवश्यक आहे. त्यानंतर पॅसिव्हेट केलेल्या ट्यूब्स प्रक्रिया पाण्याने धुतल्या गेल्या, गरम डीआयनाइज्ड पाण्यात ठेवल्या गेल्या, वाळवल्या गेल्या आणि पॅक केल्या गेल्या. जर क्लीन रूम पॅकेजिंग आवश्यक असेल, तर निर्दिष्ट चालकता प्राप्त होईपर्यंत ट्यूबिंग डीआयनाइज्ड पाण्यात अतिरिक्तपणे धुतली जाते, त्यानंतर पॅकेजिंग करण्यापूर्वी गरम नायट्रोजनने वाळवली जाते.
इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या पृष्ठभागांचे विश्लेषण करण्याच्या सर्वात सामान्य पद्धती म्हणजे ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (AES) आणि एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) (ज्याला रासायनिक विश्लेषण इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी असेही म्हणतात). AES पृष्ठभागाजवळ निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉन्सचा वापर करून प्रत्येक मूलद्रव्यासाठी एक विशिष्ट सिग्नल तयार करते, ज्यामुळे खोलीनुसार मूलद्रव्यांचे वितरण मिळते. XPS सॉफ्ट एक्स-रे वापरते जे बाइंडिंग स्पेक्ट्रा तयार करतात, ज्यामुळे रेणूंच्या प्रजातींना त्यांच्या ऑक्सिडेशन अवस्थेनुसार ओळखता येते.
पृष्ठभागाच्या स्वरूपाशी मिळताजुळता पृष्ठभाग प्रोफाइल असूनही, पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणाचे मूल्य म्हणजे पृष्ठभागाचे स्वरूप सारखेच आहे असे नाही. बहुतेक आधुनिक प्रोफाइलर्स पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणाची अनेक वेगवेगळी मूल्ये देऊ शकतात, ज्यात Rq (ज्याला RMS असेही म्हणतात), Ra, Rt (किमान दरी आणि कमाल शिखर यांमधील कमाल फरक), Rz (सरासरी कमाल प्रोफाइल उंची) आणि इतर अनेक मूल्यांचा समावेश असतो. डायमंड पेनने पृष्ठभागाभोवती एकदाच फिरवून केलेल्या विविध गणितांच्या परिणामी ही सूत्रे मिळवली गेली. या बायपासमध्ये, “कटऑफ” नावाचा एक भाग इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने निवडला जातो आणि या भागावर आधारित गणना केली जाते.
Ra आणि Rt सारख्या वेगवेगळ्या डिझाइन मूल्यांच्या संयोजनांचा वापर करून पृष्ठभागांचे अधिक चांगल्या प्रकारे वर्णन केले जाऊ शकते, परंतु समान Ra मूल्य असलेल्या दोन भिन्न पृष्ठभागांमध्ये फरक करू शकणारे कोणतेही एकच फंक्शन नाही. ASME, ASME B46.1 हे मानक प्रकाशित करते, जे प्रत्येक गणना फंक्शनचा अर्थ परिभाषित करते.
अधिक माहितीसाठी संपर्क साधा: जॉन ट्वेरबर्ग, ट्रेंट ट्यूब, 2015 एनर्जी ड्राइव्ह, पीओ बॉक्स 77, ईस्ट ट्रॉय, डब्ल्यूआय 53120. फोन: 262-642-8210.