Овај дводелни чланак сумира кључне тачке чланка о електрополирању и најављује Твербергову презентацију на InterPhex-у касније овог месеца. Данас, у 1. делу, разговараћемо о важности електрополирања цеви од нерђајућег челика, техникама електрополирања и аналитичким методама. У другом делу представљамо најновија истраживања о пасивираним механички полираним цевима од нерђајућег челика.
Део 1: Електрополиране цеви од нерђајућег челика Фармацеутској и полупроводничкој индустрији потребан је велики број електрополираних цеви од нерђајућег челика. У оба случаја, нерђајући челик 316L је пожељна легура. Понекад се користе легуре нерђајућег челика са 6% молибдена; легуре C-22 и C-276 су важне за произвођаче полупроводника, посебно када се гасовити хлороводонични оксид користи као средство за нагризање.
Лако карактеришите површинске дефекте који би иначе били маскирани у лавиринту површинских аномалија које се налазе код уобичајенијих материјала.
Хемијска инертност пасивирајућег слоја је последица чињенице да су и хром и гвожђе у оксидационом стању 3+ и нису нултовалентни метали. Механички полиране површине задржавале су висок садржај слободног гвожђа у филму чак и након дуже термичке пасивације азотном киселином. Само овај фактор даје електрополираним површинама велику предност у погледу дугорочне стабилности.
Још једна важна разлика између две површине је присуство (код механички полираних површина) или одсуство (код електрополираних површина) легирајућих елемената. Механички полиране површине задржавају главни састав легирајућих елемената уз мали губитак других легирајућих елемената, док електрополиране површине садрже углавном само хром и гвожђе.
Израда електрополираних цеви Да бисте добили глатку електрополирану површину, потребно је почети са глатком површином. То значи да почињемо са веома квалитетним челиком, произведеним за оптималну заварљивост. Контрола је неопходна при топљењу сумпора, силицијума, мангана и деоксидационих елемената као што су алуминијум, титанијум, калцијум, магнезијум и делта ферит. Трака мора бити термички обрађена како би се раствориле све секундарне фазе које могу настати током очвршћавања растопа или током обраде на високој температури.
Поред тога, врста завршне обраде траке је најважнија. ASTM A-480 наводи три комерцијално доступне површинске завршне обраде хладне траке: 2D (жарено на ваздуху, декапирано и тупо ваљано), 2B (жарено на ваздуху, декапирано ваљањем и полирано ваљањем) и 2BA (светло жарено и полирано у заштитној атмосфери). ваљци).
Профилисање, заваривање и подешавање завара морају се пажљиво контролисати како би се добила што је могуће округлија цев. Након полирања, чак и најмањи подрез завара или равна линија завара биће видљиви. Поред тога, након електрополирања, трагови ваљања, обрасци ваљања завара и свака механичка оштећења површине биће очигледни.
Након термичке обраде, унутрашњи пречник цеви мора бити механички полиран како би се елиминисали површински недостаци настали током формирања траке и цеви. У овој фази, избор завршне обраде траке постаје критичан. Ако је прегиб превише дубок, мора се уклонити више метала са површине унутрашњег пречника цеви да би се добила глатка цев. Ако је храпавост плитка или је нема, потребно је уклонити мање метала. Најбоља електрополирана завршна обрада, обично у опсегу од 5 микроинча или глађа, постиже се уздужним тракастим полирањем цеви. Ова врста полирања уклања већину метала са површине, обично у опсегу од 0,001 инча, чиме се уклањају границе зрна, површинске несавршености и формирани недостаци. Вртложно полирање уклања мање материјала, ствара „замућену“ површину и обично производи већи Ra (просечна храпавост површине) у опсегу од 10–15 микроинча.
Електрополирање Електрополирање је само обрнуто премазивање. Раствор за електрополирање се пумпа преко унутрашњег пречника цеви док се катода провлачи кроз цев. Метал се пожељно уклања са највиших тачака на површини. Процес „се нада“ да ће галванизовати катоду металом који се раствара из унутрашњости цеви (тј. аноде). Важно је контролисати електрохемију како би се спречило катодно премазивање и одржала исправна валенција за сваки јон.
Током електрополирања, кисеоник се формира на површини аноде или нерђајућег челика, а водоник на површини катоде. Кисеоник је кључни састојак у стварању посебних својстава електрополираних површина, како за повећање дубине пасивационог слоја, тако и за стварање правог пасивационог слоја.
Електрополирање се одвија испод такозваног „Жакеовог“ слоја, који је полимеризовани никл сулфит. Све што омета формирање Жакеовог слоја резултираће неисправном електрополираном површином. То је обично јон, као што је хлорид или нитрат, који спречава формирање никл сулфита. Остале супстанце које ометају су силиконска уља, масти, воскови и други дуголанчани угљоводоници.
Након електрополирања, цеви су испране водом и додатно пасивиране у врућој азотној киселини. Ова додатна пасивација је неопходна да би се уклонио преостали никл сулфит и побољшао однос површинског хрома и гвожђа. Накнадно пасивиране цеви су испране процесном водом, стављене у врућу дејонизовану воду, осушене и упаковане. Ако је потребно паковање у чистој просторији, цеви се додатно испирају у дејонизованој води док се не постигне задата проводљивост, а затим се суше врућим азотом пре паковања.
Најчешће методе за анализу електрополираних површина су Ожеова електронска спектроскопија (AES) и рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS) (позната и као хемијска анализа електронске спектроскопије). AES користи електроне генерисане близу површине да би генерисао специфичан сигнал за сваки елемент, што даје расподелу елемената по дубини. XPS користи меке рендгенске зраке који стварају спектре везивања, омогућавајући разликовање молекуларних врста по оксидационом стању.
Вредност храпавости површине са профилом површине сличним изгледу површине не значи исти изглед површине. Већина модерних профилера може да пријави много различитих вредности храпавости површине, укључујући Rq (такође познат као RMS), Ra, Rt (максимална разлика између минималног доњег дела и максималног врха), Rz (просечна максимална висина профила) и неколико других вредности. Ови изрази су добијени као резултат различитих прорачуна коришћењем једног пролаза око површине дијамантском оловком. У овом заобилажењу, део назван „граничник“ се електронски бира и прорачуни се заснивају на овом делу.
Површине се могу боље описати коришћењем комбинација различитих дизајнерских вредности као што су Ra и Rt, али не постоји једна функција која може разликовати две различите површине са истом вредношћу Ra. ASME објављује стандард ASME B46.1, који дефинише значење сваке функције израчунавања.
За више информација контактирајте: Џона Тверберга, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Телефон: 262-642-8210.