یک خط آبکاری نیکل تنها پس از 9 ماه جایگزین بخاری غوطه وری PTFE شد. غلاف هیچ ترک، تاول و تغییر رنگی نشان نداد. مقاومت عایق از 500 MΩ به 12 MΩ کاهش یافته بود. علت خرابی آلودگی مس در حمام نیکل بود-یک نشت مبدل حرارتی یون‌های مس را وارد غلاف بخاری کرده بود. لایه مس نازک و محکم چسبیده بود، اما یک مسیر رسانا ایجاد می کرد که نفوذ را تسریع می کرد و عایق را تخریب می کرد.
آلودگی فلزی یک عامل رایج اما ناشناخته در طول عمر بخاری غوطه‌وری PTFE است. حمام های آبکاری فلزات محلول را از قطعات کار، قفسه ها، وسایل و تجهیزات بالادست جمع می کنند. این فلزات می توانند بر روی سطوح گرم شده رسوب کنند و لایه هایی را تشکیل دهند که رفتار حرارتی و الکتریکی بخاری را تغییر می دهند. در برخی موارد، آلودگی نشانه یک مشکل فرآیند بزرگتر است. در برخی دیگر، علت مستقیم خرابی بخاری است.
چگونه آلودگی فلزی رخ می دهد
یون های فلزی حل شده در حمام آبکاری می توانند از طریق مکانیسم های مختلفی روی غلاف بخاری رسوب کنند. رایج ترین آنها رسوب الکتروشیمیایی است که در آن غلاف بخاری به عنوان یک کاتد نسبت به جریان های سرگردان یا زوج های گالوانیکی در مخزن عمل می کند. یون های فلزی به شکل فلزی کاهش یافته و روی غلاف قرار می گیرند.
رسوب{0}}بر اساس دما مکانیسم دیگری است. برخی از فلزات حلالیت خود را در دماهای بالاتر کاهش می دهند. همانطور که حمام از غلاف داغ عبور می کند، غلظت موضعی از حد اشباع فراتر می رود و فلز بر روی سطح رسوب می کند. این در مورد آهن و مس در حمام های اسیدی رایج است.
جابجایی شیمیایی زمانی اتفاق می‌افتد که یون فلز نجیب‌تری با سطح نجیب‌تر تماس پیدا کند. اگر غلاف PTFE هر گونه آلودگی فلزی دارد-از خراشیدگی که غلاف فلزی داخلی را آشکار می‌کند، یا از رسوبات رسانا{2}}ترجیحاً صفحات فلزی نجیب‌تر خارج شوند.
| آلاینده | منبع | مکانیسم رسوب گذاری | تاثیر روی بخاری | سطح ریسک |
|---|---|---|---|---|
| مس | نشت مبدل حرارتی، میله اتوبوس | الکتروشیمیایی، جابجایی | لایه رسانا، نفوذ | بالا |
| آهن | قطعات کار فولادی، قفسه | دما{0}} رانده می شود | سپرده، مقیاس | متوسط |
| نیکل | کشیدن حمام نیکل بالادست-به داخل | الکتروشیمیایی | لایه رسانا | بالا |
| کروم | کشیدن اسید کرومیک-به داخل | الکتروشیمیایی | فیلم منفعل، بدون سپرده | پایین |
| روی | قفسه های گالوانیزه | دما{0}} رانده می شود | سپرده، مقیاس | متوسط |
| سرب | لحیم کاری، وسایل قدیمی تر | الکتروشیمیایی | لایه رسانا | بالا |
آلاینده‌های فلزی در حمام‌های آبکاری و اثرات آنها بر بخاری‌های غوطه‌وری PTFE
مشکل لایه رسانا
رسوب فلز روی غلاف PTFE ویژگی های الکتریکی بخاری را تغییر می دهد. رسوب رسانا است و با سیال فرآیند در تماس است. اگر رسوب به فلنج یا محفظه ترمینال برسد، مسیری برای نشت جریان به زمین ایجاد می‌کند{2}}یک خطای زمین.
حتی اگر رسوب به نقطه زمین نرسد، توزیع میدان الکتریکی را در اطراف بخاری تغییر می دهد. لایه رسانا به عنوان امتداد الکترود عمل می کند و جریان را در لبه های رسوب متمرکز می کند. این می تواند گرمایش و نفوذ موضعی را تسریع کند و منجر به خرابی زودرس شود.
رسوب همچنین رفتار حرارتی را تغییر می دهد. یک لایه فلزی رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به PTFE دارد که ممکن است مفید به نظر برسد. اما رسوب معمولاً ناهموار و متخلخل است و می تواند رطوبت و مواد شیمیایی را در مقابل غلاف به دام بیندازد. نتیجه خوردگی و نفوذ موضعی است، نه بهبود انتقال حرارت.
چرا تشخیص آلودگی فلزی سخت است
تشخیص آلودگی فلزی دشوار است زیرا رسوبات اغلب نازک هستند و محکم به سطح PTFE می چسبند. آنها ممکن است با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نباشند و تغییر رنگ یا تاول مربوط به سایر حالت های خرابی را ایجاد نمی کنند.
آزمایش مقاومت عایق ممکن است مشکل را آشکار نکند تا زمانی که رسوب به اندازه کافی رشد کند که مسیر نشتی قابل توجهی ایجاد کند. بخاری با رسوب مس نازک ممکن است مقاومت عایق 50 تا 100 MΩ{3}}کمتر از جدید نشان دهد، اما به اندازه کافی پایین نباشد که زنگ هشدار را ایجاد کند.
بازرسی بصری تحت بزرگنمایی ممکن است درخشندگی فلزی یا تغییر در بافت سطح را نشان دهد. یک آزمایش ساده این است که غلاف را با یک پارچه سفید پاک کنید-یک باقیمانده فلزی نشان دهنده رسوب است. آزمایش دیگر اندازه گیری مقاومت سطح با یک مولتی متر است-یک رسوب رسانا کمتر از سطح PTFE عایق می خواند.
جلوگیری از آلودگی فلزات
موثرترین پیشگیری از بین بردن منبع است. نشتی مبدل حرارتی را برطرف کنید، قفسه ها و وسایل خورده شده را جایگزین کنید و از کشیدن{1}} مخازن بالادست جلوگیری کنید. تجزیه و تحلیل حمام برای فلزات محلول سطح آلودگی را نشان می دهد و منبع را شناسایی می کند.
فیلتراسیون ذرات فلزی معلق را حذف می کند اما یون های محلول را حذف نمی کند. تبادل یونی یا الکترووینینگ می‌تواند غلظت فلز محلول را کاهش دهد، اما اینها محلول‌های{1}}در سطح فرآیند هستند، نه محلول‌های سطح بخاری-.
برای خود بخاری، سطح PTFE صیقلی، قدرت چسبندگی رسوبات فلزی را کاهش می دهد. یک سطح صاف برای هسته شدن و رشد رسوبات سخت تر است. تمیز کردن منظم با اسید رقیق، رسوبات فلزی را قبل از اینکه به اندازه کافی ضخیم شوند که بر عملکرد تأثیر بگذارد، از بین می برد.
زمانی که آلودگی فلزی مشکل فرآیند را نشان می دهد
آلودگی مکرر فلز روی بخاری در حمام آبکاری نشان می دهد که شیمی حمام تحت کنترل نیست. غلظت فلز محلول خیلی زیاد است، یا جریان های سرگردان باعث رسوب روی سطوحی می شوند که باید بی اثر باشند. بخاری یک علامت است نه علت اصلی.
پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با غلاف صیقلی، چگالی وات کمتر و سطح بزرگتر سرعت رسوب فلز را کاهش می‌دهد و فاصله بین تمیز کردن مورد نیاز را افزایش می‌دهد. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، غلظت فلز محلول، دمای عملیاتی و سابقه آلودگی بخاری های قبلی نیاز دارد.
