چرخه خراش دادن که هرگز به پایان نمی رسد
سرپرست تعمیر و نگهداری در تاسیسات نیکل الکترولس یک روال دارد. هر جمعه بعد از ظهر، تیم او صفحات گرمایش PTFE را از حمام های 85 درجه بیرون می کشد و شروع به تراشیدن می کند. رسوبات نیکل به صورت تکه تکه جدا می شوند، اما به طور تمیز-هر عبور خراش های میکروسکوپی بر جای می گذارد. سطح صاف PTFE به تدریج به یک آشفتگی مات و حفره تبدیل می شود. عمر صفحه از 5 سال به 18 ماه کاهش یافته است. بودجه اضافه کاری در وظیفه خراش دادن دمیده می شود.
این تسهیلات منحصر به فرد نیست. رسوبات نیکل الکترولس سخت و چسبنده هستند. حذف آنها بدون آسیب رساندن به PTFE تقریبا غیرممکن است. اما یک صفحه در مخزن گوشه داستان متفاوتی را بیان می کند. 22 ماه است که کار می کند و هنوز هم تقریباً جدید به نظر می رسد. تفاوت؟ غیرفعال سازی سطحی{6}}یک عملیات شیمیایی که در طول تولید اعمال میشود و نحوه اتصال رسوب به PTFE را تغییر میدهد.
چرا سپرده ها به PTFE می چسبند؟
انرژی سطحی PTFE طبق اکثر استانداردها حدود 18-20 mN/m{4}}کم است. اما نیکل الکترولس برای چسبیدن به انرژی سطح بالایی نیاز ندارد. فرآیند رسوب به طور فعال در مکان های موجود - منافذ میکروسکوپی، نقص های سطحی و مناطقی با انرژی کمی بالاتر، هسته می شود. هنگامی که هسته زایی شروع می شود، رسوب به سرعت رشد می کند و روی سطح PTFE قفل می شود.
مکانیسم چسبندگی تا حدی مکانیکی است. رسوب بی نظمی های سطحی را پر می کند و یک ساختار در هم قفل ایجاد می کند. به همین دلیل است که سطوح ناهموار سریعتر از سطوح صاف رسوبها را جمع میکنند-بینظمی بیشتر به معنای مکانهای هستهزایی بیشتر و پیوند مکانیکی قویتر است. فرآیند خراش دادن که رسوبات را از بین میبرد، بینظمیهای جدیدی را نیز ایجاد میکند و تشکیل رسوبات آینده را تسریع میکند.
Surface Passivation بازی را تغییر می دهد. درمان شیمیایی بیرونی ترین لایه مولکولی را اصلاح می کند، بی نظمی های سطح را پر می کند و انرژی سطح را به 14-16 میلی نیوتن بر متر کاهش می دهد. مکانهای هستهزایی کمتر به معنای کندتر تشکیل رسوب است. اتصال ضعیف تر به این معنی است که رسوبات در طول تمیز کردن راحت تر آزاد می شوند.
| وضعیت سطح | انرژی سطحی (mN/m) | سایت های هسته سازی | فرکانس تمیز کردن | انتظارات عمر خدمات |
|---|---|---|---|---|
| استاندارد همانطور که-قالب شده است | 18-20 | بالا | 2-3 هفته | 2.5-3.5 سال |
| منفعل شیمیایی | 14-16 | کم | 6-8 هفته | 4-5 سال |
| خراش مکانیکی | 18-22 (ناسازگار) | بسیار بالا | 1-2 هفته | 1.5-2.5 سال |
| PFA-روکش شده | 16-18 | خیلی کم | 8-12 هفته | 5-7 سال |
فرآیند کاربرد غیرفعال سازی
غیرفعال سازی یک پوشش نیست-بلکه یک اصلاح سطحی است که به طور شیمیایی PTFE را در سطح مولکولی تغییر می دهد. درمان گونههای حاوی فلوئور- را به سطح میپیوندد و یک لایه مانع متراکم و کم انرژی- ایجاد میکند. این لایه نانومتر ضخامت دارد اما در سرویس نیکل الکترولس به طور قابل توجهی بادوام است.
کاربرد در حین ساخت رخ می دهد. صفحه تمیز می شود، سپس تحت شرایط کنترل شده در معرض مواد شیمیایی غیرفعال قرار می گیرد. این درمان بر خواص حجیم PTFE تأثیر نمیگذارد-استحکام، انعطافپذیری و مقاومت حرارتی بدون تغییر باقی میمانند. فقط شیمی سطح تغییر می کند.
برای صفحات موجود، غیرفعال سازی به عنوان یک مقاوم سازی امکان پذیر است. صفحه باید برداشته شود، به طور کامل تمیز شود تا تمام رسوبات برداشته شود، سپس درمان شود. این فرآیند 2-3 روز به چرخه نگهداری اضافه می کند اما می تواند عمر صفحه را 2-3 سال افزایش دهد.
نتایج میدانی از صفحات غیرفعال شده
یک مرکز با 18 مخزن نیکل الکترولس عملکرد را قبل و بعد از غیرفعال سازی ردیابی می کرد. اعداد داستان قانع کننده ای را بیان می کنند. قبل از درمان، این مرکز سالانه 8000 دلار برای تعویض بشقاب و 12000 دلار برای کار تمیز کردن هزینه می کرد. پس از غیرفعال سازی، هزینه تعویض سالانه به 3000 دلار کاهش یافت و نیروی کار نظافت به 6000 دلار کاهش یافت.
فرآیند تمیز کردن خود تغییر کرد. به جای خراش دادن هفتگی با پدهای ساینده، اپراتورها اکنون هر 6 هفته یکبار خیساندن اسیدی 20 دقیقه ای انجام می دهند. اسید هر لایه نازکی را که تشکیل شده است حل می کند و سطح غیرفعال شده دست نخورده باقی می ماند. بدون تمیز کردن مکانیکی به معنای عدم آسیب به سطح است، به این معنی که لایه غیرفعال به محافظت از صفحه ادامه می دهد.
محدودیتها و معاملات{0}}خفیف
غیرفعال سازی جهانی نیست. در حمام هایی با سطوح بالایی از عوامل کاهنده یا تثبیت کننده، لایه غیرفعال می تواند سریعتر از حد انتظار تخریب شود. همان گونه های شیمیایی که رسوب نیکل را ترویج می کنند می توانند به لایه غیرفعال حمله کنند. نظارت منظم بر فرکانس تمیز کردن{3}}اگر فواصل زمانی شروع به کوتاه شدن کنند، ممکن است لایه غیرفعال کردن تخریب شود.
هزینه اولیه بالاتر است. صفحات غیرفعال 15 تا 25 درصد بیشتر از صفحات استاندارد کار می کنند. بازپرداخت از طریق کاهش کار تعمیر و نگهداری و افزایش طول عمر انجام می شود. در تسهیلات فوق، دوره بازپرداخت 8 ماه بود.
غیرفعال کردن، تمیز کردن را به طور کامل از بین نمیبرد- رسوبات هنوز شکل میگیرند، اما نازکتر هستند و کمتر چسبیدهاند. تغییر کلیدی شکستن چرخه آسیب مکانیکی است. هنگامی که سطح یک صفحه خراشیده می شود، آسیب تسریع می شود. غیرفعال سازی از شروع این چرخه جلوگیری می کند.
چه زمانی باید Passivation را مشخص کرد
خطوط جدید نیکل الکترولس باید از همان ابتدا صفحات غیرفعال شده را مشخص کنند. 15{3}}25 درصد حق بیمه با کاهش تعمیر و نگهداری در سال اول جبران می شود. برای خطوط موجود، در صورتی که صفحات فعلی در اثر آسیب ناشی از رسوب از کار افتاده باشند، غیرفعال سازی مقاوم سازی ارزشمند است. این فرآیند به 2 تا 3 روز خاموشی در هر بشقاب نیاز دارد، اما عمر طولانی مدت معمولاً زمان توقف را توجیه می کند.
برخی از امکانات یک رویکرد ترکیبی دارند: نیمی از صفحات خود را غیرفعال کنید و عملکرد را در کنار هم مقایسه کنید. داده ها به طور مداوم نشان می دهد که صفحات غیرفعال شده تا 2-3 سال بیشتر از صفحات استاندارد دوام می آورند و هزینه تمیز کردن به میزان قابل توجهی کمتر است. برای تأسیساتی که الهامبخش این مقاله بود، غیرفعالسازی چرخه خراش دادن جمعه را شکست و تیم تعمیر و نگهداری سرانجام بعدازظهرهای خود را بازگرداند.
