یک خط آبکاری کروم بعد از ده سال کار جایگزین بخاری غوطه وری سرب شد. بخاری سربی عملکرد مناسبی داشت اما نگهداری آن به طور فزاینده‌ای دشوار بود-سطح سربی فرسایش یافته بود، عناصر گرمایشی در چندین ناحیه در معرض دید قرار گرفتند و پوشش سربی جایگزین گران شد و منبع آن سخت می‌شد. تیم تعمیر و نگهداری به یک بخاری غوطه ور PTFE تغییر مکان داد. شش سال طول کشید و نیاز به تمیز کردن کمتری داشت. سوئیچ فقط مربوط به عمر سرویس نبود{5}}در مورد ایمنی، نگهداری و انطباق با مقررات بود.
سرب برای دهه ها به عنوان یک ماده گرم کننده غوطه وری در آبکاری کروم استفاده شده است. در برابر اسید کروم مقاومت می کند، گرما را به خوبی هدایت می کند و می تواند ریخته گری شود یا به اشکال پیچیده تبدیل شود. اما سرب دارای معایب قابل توجهی است: سمی است، در نواحی با سرعت بالا فرسایش می‌یابد، حمام آبکاری را آلوده می‌کند، و به طور فزاینده‌ای تنظیم می‌شود. PTFE از همه این مسائل جلوگیری می کند و در عین حال عمر سرویس قابل مقایسه یا بهتری را ارائه می دهد.
چرا از سرب در آبکاری کروم استفاده شد؟
اسید کرومیک یک ماده شیمیایی قوی اکسید کننده است. بیشتر فلزات به سرعت در آن خورده می شوند. سرب یکی از معدود فلزاتی است که در برابر اسید کرومیک مقاومت می کند زیرا یک لایه کرومات سرب محافظ روی سطح خود ایجاد می کند. این فیلم در غلظت ها و دماهای مورد استفاده در آبکاری تزئینی و کروم سخت پایدار است.
سرب همچنین دارای هدایت حرارتی خوبی است-تقریباً 35 W/m·K- که به آن اجازه می‌دهد در تراکم وات بالاتری نسبت به PTFE کار کند. یک بخاری سربی می تواند فشرده تر و ارزان تر از یک بخاری PTFE با وات مشابه باشد.
| اموال | سرب | PTFE | مزیت |
|---|---|---|---|
| هدایت حرارتی | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | سرب |
| حداکثر چگالی وات در اسید کرومیک | 3-5 وات بر سانتی متر مربع | 1.0-1.5 W/cm² | سرب |
| مقاومت در برابر اسید کرومیک | خوب (فیلم منفعل) | عالی | PTFE |
| سمیت | بالا | هیچ کدام | PTFE |
| مقاومت در برابر فرسایش | بیچاره | خوب | PTFE |
| آلودگی حمام | یون های سرب | هیچ کدام | PTFE |
| وضعیت نظارتی | محدود شده است | بدون محدودیت | PTFE |
مقایسه خواص بخاری های غوطه وری سرب و PTFE در آبکاری کروم
مشکل فرسایش سرب
سرب یک فلز نرم است. در نواحی با سرعت جریان بالا-نزدیک تخلیه پمپ، لوله های آبگیر یا حرکت قطعه کار-سطح سرب فرسایش می یابد. فرسایش عنصر گرمایش داخلی را در معرض دید قرار می دهد، که سپس به سرعت در حمام اسید کرومیک خورده می شود. بخاری سربی که در نواحی جریان کم-دست‌نخورده به نظر می‌رسد ممکن است کانال‌های فرسایش عمیق در مناطق- جریان بالا داشته باشد.
ذرات سرب فرسایش یافته حمام آبکاری را آلوده می کند. یون‌های سرب در حمام کروم می‌توانند-همراه با کروم رسوب کنند و بر خواص رسوبی تأثیر بگذارند. در آبکاری کروم تزئینی، آلودگی سرب می تواند باعث ایجاد رگه های تیره یا چسبندگی ضعیف شود. در آبکاری کروم سخت، می تواند بر سختی و مقاومت در برابر سایش تأثیر بگذارد.
PTFE در اسید کرومیک جریان فرسایش نمی یابد. غلاف حتی در نواحی{1}}با سرعت بالا صاف و دست نخورده باقی می ماند. پلیمر یک فلز نیست، بنابراین حمام را با یون های فلزی آلوده نمی کند.
سمیت و انطباق با مقررات
سرب یک فلز سنگین سمی است. این در اکثر کشورهای صنعتی تنظیم می شود و استفاده از آن در تجهیزات آبکاری به طور فزاینده ای محدود می شود. مقررات REACH اتحادیه اروپا سرب را در بسیاری از کاربردها محدود می کند. OSHA در ایالات متحده محدودیت های شدیدی را برای قرار گرفتن در معرض سرب در محل کار تعیین می کند.
بخاری غوطه وری سرب در مخزن آبکاری کروم خطرات متعددی را به همراه دارد. سطح سرب را می توان در طول تعمیر و نگهداری تماس گرفت و کارگران را در معرض سرب قرار داد. سرب می تواند حمام، قطعات کار و جریان زباله را آلوده کند. دفع یک بخاری سربی خراب به عنوان زباله خطرناک تنظیم می شود.
PTFE غیر سمی و غیرقابل تنظیم است. کارگران را در معرض مواد خطرناک قرار نمی دهد، حمام را آلوده نمی کند و می تواند به عنوان زباله های صنعتی معمولی دفع شود. بار نظارتی سرب حذف می شود.
انتقال حرارت و چگالی وات
هدایت حرارتی بالاتر سرب به آن اجازه می دهد تا در تراکم وات بالاتری نسبت به PTFE کار کند. یک بخاری سربی می تواند همان وات را در بسته بندی کوچکتر ارائه دهد. در مخازن با فضای بخاری محدود، این می تواند یک مزیت قابل توجه باشد.
چگالی وات کمتر PTFE به این معنی است که برای همان وات به سطح بیشتری نیاز است. یک بخاری PTFE 6 کیلوواتی با 1.2 وات بر سانتی متر مربع به 5000 سانتی متر مربع مساحت-تقریباً سه تا چهار برابر مساحت یک بخاری سربی با همان وات نیاز دارد. در مخازن بزرگ آبکاری کروم، فضای اضافی معمولاً در دسترس است. در مخازن فشرده، ممکن است اینطور نباشد.
| پارامتر | بخاری سربی | بخاری PTFE | یادداشت ها |
|---|---|---|---|
| چگالی وات | 3-5 وات بر سانتی متر مربع | 1.0-1.5 W/cm² | سرب فشرده تر است |
| سطح برای 6 کیلو وات | 1200-2000 سانتی متر مربع | 4000 تا 6000 سانتی متر مربع | PTFE به فضای بیشتری نیاز دارد |
| زمان گرم کردن- | سریع | متوسط | سرب سریعتر پاسخ می دهد |
| کنترل دما | خوب | خوب | قابل مقایسه |
| عمر سرویس | 8-12 سال | 5-8 سال | سرب اگر فرسایش نگیرد ماندگاری بیشتری دارد |
| تعمیر و نگهداری | تمیز کردن مکرر، تعمیر فرسایش | رسوب زدایی دوره ای | PTFE نیاز به نگهداری کمتری دارد |
مقایسه عملکرد بخاری های سرب و PTFE در آبکاری کروم
وقتی PTFE انتخاب بهتری است
PTFE برای اکثر کاربردهای آبکاری کروم انتخاب بهتری است. این سمیت سرب و مسائل نظارتی را از بین می برد، در برابر فرسایش مقاومت می کند، حمام را آلوده نمی کند و به نگهداری کمتری نیاز دارد. چگالی وات کمتر آن به مساحت سطح بیشتری نیاز دارد، اما بیشتر مخازن آبکاری کروم فضای کافی دارند.
PTFE به ویژه در مناطقی که سرب فرسایش می‌یابد، در مخازنی که خلوص حمام مهم است، و در تأسیساتی که مشمول مقررات سرب هستند، سودمند است.
زمانی که سرب ممکن است هنوز در نظر گرفته شود
سرب ممکن است همچنان در کاربردهایی در نظر گرفته شود که فضای بخاری بسیار محدود است و چگالی وات بالاتر سرب برای تناسب با وات مورد نیاز ضروری است. همچنین ممکن است جایی در نظر گرفته شود که هزینه اولیه عامل غالب است و بار نظارتی قابل مدیریت باشد.
با این حال، روند در صنعت به دور از سرب است. فشار نظارتی، نگرانی‌های ایمنی، و در دسترس بودن PTFE و سایر جایگزین‌ها، سرب را از آبکاری کروم خارج می‌کنند.
وقتی هیچ یک از مواد با برنامه مطابقت ندارند
برخی از کاربردهای آبکاری کروم به چگالی وات یا قابلیت‌های دمایی نیاز دارند که نه سرب و نه PTFE نمی‌توانند ارائه کنند. در این موارد، کاربید سیلیکون یا تیتانیوم ممکن است در نظر گرفته شود، اگرچه هر دو محدودیت هایی در سرویس اسید کرومیک دارند. یک پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با چگالی وات کم، مساحت سطح بزرگ و طراحی فشرده چند-به برنامه‌هایی که در آن فضا محدود است و سرب قابل قبول نیست، می‌پردازد. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، دمای عملیاتی، ابعاد مخزن و وات مورد نیاز نیاز دارد.
