가열판 표면 패시베이션이 무전해 니켈 도금에서 침전물 접착을 감소시킬 수 있습니까?

끝나지 않는 스크래핑 사이클

무전해 니켈 시설의 유지보수 감독자는 루틴을 가지고 있습니다. 매주 금요일 오후 그의 팀은 85도 수조에서 PTFE 가열판을 꺼내 긁기 시작합니다. 니켈 침전물은 덩어리로 떨어져 나가지만 깨끗하지는 않습니다.-각 패스마다 미세한 스크래치가 남습니다. 매끄러운 PTFE 표면은 점차 무광택의 움푹 패인 엉망으로 변합니다. 플레이트 수명이 5년에서 18개월로 단축되었습니다. 초과근무 예산은 근태관리 업무로 인해 지출됩니다.

이 시설은 독특하지 않습니다. 무전해 니켈 침전물은 단단하고 접착력이 좋습니다. PTFE를 손상시키지 않고 제거하는 것은 거의 불가능합니다. 하지만 코너 탱크에 있는 한 접시는 다른 이야기를 말해줍니다. 22개월 정도 사용했는데 아직도 거의 새것 같습니다. 차이점은 무엇입니까? 표면 패시베이션-은 침전물이 PTFE에 결합하는 방식을 변경하는 제조 과정에서 적용되는 화학 처리입니다.

침전물이 PTFE에 달라붙는 이유

PTFE의 표면 에너지는 대부분의 표준에서 약 18-20mN/m-낮습니다. 그러나 무전해 니켈은 접착을 위해 높은 표면 에너지가 필요하지 않습니다. 증착 프로세스는 미세한 기공, 표면 결함 및 약간 더 높은 에너지를 갖는 영역과 같은 사용 가능한 사이트에서 적극적으로 핵을 생성합니다. 핵형성이 시작되면 침전물이 빠르게 성장하여 PTFE 표면에 고정됩니다.

접착 메커니즘은 부분적으로 기계적입니다. 퇴적물은 표면의 불규칙성을 채워 연동 구조를 만듭니다. 이것이 거친 표면이 매끄러운 표면보다 침전물을 더 빨리 축적하는 이유입니다.-불규칙성이 많을수록 핵 생성 지점이 늘어나고 기계적 결합이 더 강해집니다. 퇴적물을 제거하는 스크래핑 과정은 또한 새로운 불규칙성을 생성하여 향후 퇴적물 형성을 가속화합니다.

표면 패시베이션이 게임을 변화시킵니다. 화학적 처리는 가장 바깥쪽 분자층을 수정하여 표면 불규칙성을 채우고 표면 에너지를 14-16mN/m로 줄입니다. 핵 생성 지점이 적다는 것은 퇴적물 형성이 더 느리다는 것을 의미합니다. 접착력이 약하면 청소 중에 침전물이 더 쉽게 배출됩니다.

패시베이션 적용 프로세스

부동태화는 코팅이 아닙니다.-이는 분자 수준에서 PTFE를 화학적으로 변경하는 표면 변형입니다. 이 처리는 불소-함유 종을 표면에 결합시켜 조밀하고 낮은 에너지 차단층을 생성합니다.- 이 층의 두께는 나노미터에 달하지만 무전해 니켈 환경에서 내구성이 매우 뛰어납니다.

적용은 제조 중에 발생합니다. 플레이트를 세척한 후 통제된 조건에서 패시베이션 화학 물질에 노출시킵니다. 처리는 PTFE 벌크 특성에 영향을 미치지 않습니다.-강도, 유연성 및 열저항은 변하지 않습니다. 표면 화학만 변합니다.

기존 플레이트의 경우 개조로 패시베이션이 가능합니다. 플레이트를 제거하고 철저하게 세척하여 모든 침전물을 제거한 다음 처리해야 합니다. 이 프로세스는 유지 관리 주기에 2~3일이 추가되지만 플레이트 수명을 2~3년 연장할 수 있습니다.

부동태화 플레이트의 현장 결과

18개의 무전해 니켈 탱크를 갖춘 시설에서 패시베이션 전후의 성능을 추적했습니다. 숫자는 흥미로운 이야기를 말해줍니다. 치료 전 시설에서는 접시 교체에 연간 8,000달러, 청소 인건비로 12,000달러를 지출했습니다. 패시베이션 후 연간 교체 비용은 $3,000로 떨어졌고, 청소 인건비는 $6,000로 떨어졌습니다.

청소 과정 자체가 변경되었습니다. 매주 연마 패드를 사용하여 긁는 대신 작업자는 이제 6주마다 20분간 산성 담금 작업을 수행합니다. 산은 형성된 얇은 막이 무엇이든 용해하고 부동태화된 표면은 그대로 유지됩니다. 기계적 세척이 없다는 것은 표면 손상이 없다는 것을 의미하며, 이는 패시베이션 층이 계속해서 플레이트를 보호한다는 것을 의미합니다.

제한사항 및 절충-

패시베이션은 보편적이지 않습니다. 환원제나 안정제 함량이 높은 욕조에서는 부동태화 층이 예상보다 빨리 저하될 수 있습니다. 니켈 증착을 촉진하는 동일한 화학종이 패시베이션 층을 공격할 수 있습니다. 청소 빈도를 정기적으로 모니터링합니다.-간격이 짧아지기 시작하면 보호층 성능이 저하될 수 있습니다.

초기 비용이 더 높습니다. 부동태화 플레이트는 표준 플레이트보다 15-25% 더 많이 작동합니다. 투자 회수는 유지 관리 인력 감소와 서비스 수명 연장을 통해 이루어집니다. 위 시설의 경우 투자금 회수 기간은 8개월이었습니다.

패시베이션은 청소를 완전히 없애지는 못합니다.-퇴적물은 여전히 ​​형성되지만 더 얇고 접착력이 떨어집니다. 핵심 변화는 기계적 손상의 악순환을 끊는 것입니다. 플레이트 표면이 긁히면 손상이 가속화됩니다. 패시베이션은 이 주기가 시작되는 것을 방지합니다.

패시베이션을 지정해야 하는 경우

새로운 무전해 니켈 라인은 처음부터 부동태화 플레이트를 지정해야 합니다. 15-25% 프리미엄은 첫 1년 이내에 유지 관리 감소로 상쇄됩니다. 기존 라인의 경우 현재 플레이트가 침전물 관련 손상으로 인해 파손된 경우 패시베이션을 새로 장착하는 것이 좋습니다. 이 프로세스에서는 플레이트당 2~3일의 가동 중지가 필요하지만 일반적으로 서비스 수명 연장으로 인해 가동 중지 시간이 정당화됩니다.

일부 시설에서는 하이브리드 접근 방식을 사용합니다. 즉, 플레이트 절반을 비활성화하고 성능을-비교-합니다. 데이터는 부동태화 플레이트가 표준 플레이트보다 2{5}}3년 더 오래 지속되며 청소 비용이 상당히 낮다는 것을 일관되게 보여줍니다. 이 기사에 영감을 준 시설의 경우 패시베이션으로 인해 금요일 스크래핑 주기가 중단되었고 유지 관리 팀은 마침내 오후를 되찾았습니다.