Чак и грејне плоче од нерђајућег челика могу кородирати када су изложене одређеним киселинама, солима или хемикалијама за чишћење. Површински третмани обезбеђују заштитну баријеру која продужава радни век плоче у агресивном окружењу уз одржавање термичких перформанси. Одабир одговарајућегповршинска обрада грејне плоче отпорна на корозијузахтева разумевање излагања хемикалијама, радне температуре, механичког хабања и ограничења трошкова. Овај водич упоређује најчешће премазе-ПТФЕ, безелектрични никл, тврди хром и керамику-и даје критеријуме за избор индустријских грејних плоча.
Зашто се површински третмани примењују на грејне плоче
Грејне плоче се обично производе од алуминијума, челика или нерђајућег челика. Док нерђајући челик нуди умерену отпорност на корозију, нападају га хлориди (нпр. слани спреј, избељивач), јаке редукционе киселине и нека средства за чишћење. Алуминијум је осетљив на алкалије и киселине. Површински третмани служе за више сврха:
Хемијска баријера– Изолујте основни метал од корозивних процесних течности, пара или хемикалија за чишћење.
Својства{0}}не лепљења– Спречите да се очврсле смоле, лепкови или прехрамбени производи залепе за плочу.
Отпорност на хабање– Заштитите површину плоче од хабања током пуњења, чишћења или контакта са деловима.
Диелектрична изолација– Спречите електричну проводљивост између плоче и осетљивих компоненти (нпр. полупроводничке плочице).
Избор премаза зависи од доминантне претње и услова рада плоче.
Поређење уобичајених површинских третмана
Следећа табела резимира кључне атрибуте четири примарне површинске обраде који се користе за грејне плоче отпорне на корозију{0}}.
| Цоатинг Типе | Максимална стална температура (степен) | Отпорност на корозију | Тврдоћа (ХРЦ еквивалент) | Релативна цена (по м²) | Типична дебљина |
|---|---|---|---|---|---|
| ПТФЕ (флуорополимер) | 260 | Одличан (широк хемијски опсег) | Мека (~Р 110 Схоре Д) | Високо | 0,3–0,8 мм |
| Безелектрични никл (ЕН) | 400 (са дифузијом) | Умерено – добро (отпоран је на многе киселине, а не на јаке оксидаторе) | ~50 ХРЦ | Ниско–умерено | 25–75 µm |
| Тврди хром | 400 | Умерено (порозно, захтева заптивач) | ~70 ХРЦ | Умерено | 50–250 µm |
| Керамика (Ал₂О₃, плазма спреј) | 800+ | Одлично (осим јаких алкалија) | ~60–70 ХРЦ | Високо | 100–500 µm |
1. ПТФЕ (политетрафлуороетилен) премаз
ПТФЕ, који се често помиње под именом Тефлон®, је флуорополимер који се широко користи због своје изузетне хемијске инертности и површине која се{0}}не лепи. За грејне плоче, ПТФЕ се примењује као течна дисперзија или прах који се распршује на металну површину, а затим очвршћава на високој температури (обично 370-400 степени).
Предности:
Отпоран је на скоро све хемикалије, укључујући јаке киселине (хлороводоничне, сумпорне, азотне), базе, раствараче и оксидаторе.
Својства{0}}не лепљења спречавају пријањање материјала – идеално за сушење смоле, обраду хране и руковање лепком.
Низак коефицијент трења (0,05–0,10) смањује хабање клизних делова.
Добра диелектрична чврстоћа (приближно 20 кВ/мм).
Ограничења:
Максимална континуирана температура је приближно 260 степени. Изнад овога, ПТФЕ разграђује и ослобађа токсична испарења.
Мека површина – лако се огребе или огребу оштрим предметима или тврдим честицама.
Лоша адхезија на метал; захтева слој прајмера (често ПФА или ФЕП) и пажљиву припрему површине.
Дебљи премази благо смањују топлотну проводљивост (али занемарљиво за већину примена).
Напомене о апликацији:
Дебљина ПТФЕ превлаке на индустријским грејним плочама је типично 0,3–0,8 мм. Наноси се више слојева да би се постигла покривеност{3}}без рупица. Важно је избјећи механичка оштећења; изгребан ПТФЕ премаз открива основни метал, омогућавајући ширење корозије која се подрезује.
2. Безелектрични никл (ЕН) Платинг
Безелектрични никл се таложи аутокаталитичком хемијском реакцијом, стварајући уједначен слој чак и на сложеним геометријама са унутрашњим рупама или слепим шупљинама. Облога је легура никла-фосфора (обично 6–12% П). За грејне плоче, пожељан је висок-фосфор ЕН (10–12% П) за максималну отпорност на корозију.
Предности:
Изузетна униформност – варијација дебљине на великој плочи је обично мања од ±10%.
Умерена до добра отпорност на корозију – отпорна је на многе киселине (нпр. разблажене сумпорне, сирћетне), алкале и растворе соли. Не одолијева јаким оксидантима као што су азотна киселина или гвожђе хлорид.
Тврдоћа од приближно 50 ХРЦ као-таложена; могу се термички-обрадити на 65–70 ХРЦ (иако то смањује отпорност на корозију).
Добра адхезија на челик, алуминијум и легуре бакра.
Исплативо-за средње{1}}до-велике плоче.
Ограничења:
Није тако хемијски отпоран као ПТФЕ или врхунска{0}}керамика. ЕН може да направи рупице или напукну под термичким циклусом ако се не примени правилно.
Максимална температура је око 400 степени за кратке периоде; продужено излагање изнад 300 степени може изазвати кристализацију и кртост.
Електрична проводљивост – није погодан као диелектрик (може бити предност за уземљење, недостатак за изолацију).
Напомене о апликацији:
Безелектрични никл се често користи за грејне плоче које се користе у производњи полупроводника или медицинских уређаја где се морају одржавати чврсте толеранције димензија. Дебљина премаза се креће од 25 до 75 µм. Термичка обрада након{4}}отварања (нпр. 200 степени током 2 сата) побољшава пријањање и смањује водоничну кртост.
3. Хард Цхроме Платинг
Тврди хром (који се назива и индустријски хром) је електролитички депонован слој хрома. Цењен је због екстремне тврдоће и отпорности на хабање. За грејне плоче, тврди хром се наноси на подлоге од челика или нерђајућег челика.
Предности:
Веома висока тврдоћа (65–70 ХРЦ) – отпорна је на гребање, нагризање и абразивно хабање.
Низак коефицијент трења (0,15–0,20).
Добра топлотна проводљивост (хром је ~90 В/м·К, близу челика).
Могућност високе температуре (до 400 степени без деградације).
Ограничења:
Инхерентно порозан. Слој хрома садржи микро-пукотине које могу дозволити корозивним течностима да дођу до основног метала. За отпорност на корозију потребан је заптивач (нпр. уље или полимерни заптивач).
Умерена отпорност на корозију – добро ради у благим окружењима, али не успева у јаким киселинама или хлоридима.
Бриге за животну средину – хексавалентни хром је токсичан; оплата захтева посебну дозволу и третман отпада.
Није униформан; накупљање-на ивицама (пас-окоштавање) захтева накнадно-брушење.
Напомене о апликацији:
Тврди хром је одређен за{0}}плоче за ламинирање под високим притиском или било коју примену где је механичко хабање примарна претња, а корозија секундарна. Уобичајена је дебљина од 50-250 µм. Након облагања, површина се обично бруши како би се постигла потребна толеранција равности. Обрада заптивања (нпр. потапање у уље које спречава корозију-) се примењује пре него што се плоча стави у рад.
4. Керамички премази (алуминијум оксид, плазма спреј)
Керамичке превлаке се наносе коришћењем термичког спреја (плазма или ХВОФ). Керамички материјал у праху-обично алуминијум-оксид (Ал₂О₃) или хром-оксид (Цр₂О₃)- се топи и убрзава на површини плоче, формирајући густ, приањајући слој.
Предности:
Могућност екстремно високих температура - до 800 степени или више.
Одлична хемијска отпорност – Ал₂О₃ је отпоран на већину киселина, алкалија и растварача (осим јаке флуороводоничне киселине и врућих концентрованих алкалија).
Висока диелектрична чврстоћа – обезбеђује електричну изолацију између плоче и дела.
Добра тврдоћа (60–70 ХРЦ еквивалент) и отпорност на хабање.
Ограничења:
Крхко – подложно пуцању при удару или термичком удару. Пукотине откривају основни метал.
Захтева грубу припрему површине (пескарење) ради лепљења, што можда није погодно за фину{0}}апликацију.
Релативно дебео (100–500 µм) и може утицати на толеранције димензија.
Виша цена од никла или тврдог хрома без електронике.
Напомене о апликацији:
Керамичке превлаке се користе на грејним плочама за високо{0}}температурно обликовање стакла, обраду полупроводничких плочица (где је електрична изолација критична) и агресивна хемијска окружења изнад 260 степени (изнад границе ПТФЕ). Запечаћени керамички слој (нпр. импрегниран полимером) може смањити порозност и побољшати отпорност на корозију.
Критеријуми избора: Усклађивање премаза са апликацијом
Избор аповршинска обрада грејне плоче отпорна на корозијуруководи се четири примарна фактора.
Хемијска изложеност
| Хемијско окружење | Препоручени премаз | Не препоручује се |
|---|---|---|
| Јаке киселине (ХЦл, Х₂СО₄, ХНО₃) | ПТФЕ, керамика | Безелектрични никл, тврди хром |
| Јаке алкалије (НаОХ, КОХ) | ПТФЕ, тврди хром (запечаћен) | Керамика (нападнута врућим алкалијама), ЕН |
| Слани спреј (НаЦл, морско окружење) | ПТФЕ, безелектрични никл | Тврди хром (незапечаћен) |
| Органски растварачи (ацетон, алкохоли) | Сви раде адекватно | – |
| Оксидирајући агенси (избељивач, пероксиди) | ПТФЕ, керамика | Безелектрични никл (јаме) |
Радна температура
Испод 260 степени– ПТФЕ нуди најбољу хемијску отпорност и својства{0}}не лепљења.
260–400 степени– Погодан је безелектрични никл или тврди хром (са одговарајућим заптивачима). Керамика такође ради, али је скупља.
Изнад 400 степени– Само керамички премази (или голи нерђајући челик са специјалним легурама) могу да преживе.
Механичко хабање и хабање
Високо хабање (клизни делови, абразивно чишћење)– Тврди хром или керамика.
Мало хабање (статична плоча, нежно брисање)– ПТФЕ или никл без електронике.
Термички циклус и механичко напрезање
Чести термички циклуси (20 до 200 степени и назад)– ПТФЕ и никл без електронике толеришу умерено циклирање. Тврди хром може да пукне ако се подлога значајно прошири (нпр. алуминијум испод хрома – не препоручује се). Керамика је најмање толерантна на топлотни удар осим ако се не нанесе дебело на одговарајућу експанзиону подлогу (нпр. керамику на Инвару).
Разматрање трошкова
Безелектрични никл је најисплативији{0}}за умерену заштиту од корозије. ПТФЕ је већи због више слојева премаза и захтева за прајмером. Трошкови тврдог хрома варирају у зависности од дебљине и после-брушења. Керамички спреј је обично најскупљи због специјализоване опреме и ниске стопе таложења.
Практичне смернице за одређивање премаза
Када пишете спецификацију за грејну плочу{0}}отпорну на корозију, требало би да наведете следеће детаље:
Материјал подлоге– Алуминијум, челик или нерђајући челик. Алуминијум захтева посебан предтретман (цинк или анодизирање) пре безелектронског никла или ПТФЕ.
Врста премаза и дебљина– нпр. „ПТФЕ премаз, номинална дебљина 0,5 мм, без рупица- према АСТМ Д714.“
Захтев за испитивање корозије– нпр. "48 сати слани спреј по АСТМ Б117 без црвене рђе."
Температурна оцена– „Непрекидан рад на 200 степени, повремено до 250 степени.“
Равност након премаза– „Равност премазане површине не сме да прелази 0,05 мм преко 300 мм.“
Покривеност ивица и рупа– „Све ивице и{0}}рупе треба да буду премазане без изложене подлоге.“
У корозивним срединама, важно је уравнотежити хемијску отпорност са механичком издржљивошћу. Плоча обложена ПТФЕ-којом се редовно пере абразивном подлогом брзо ће покварити. Насупрот томе, тврда хромирана плоча у кади са јаком киселином ће кородирати кроз своје микро-пукотине у року од неколико недеља.
Закључак
Површински третмани значајно проширују радни омотач металних грејних плоча. ПТФЕ премази пружају неупоредиву хемијску отпорност и-перформансе без лепљења до 260 степени. Безелектрични никл нуди уједначену, -ефикасну заштиту за окружења са умереном корозијом. Тврда хромирана плоча пружа екстремну отпорност на хабање, али захтева заптивање ради заштите од корозије. Керамичке превлаке омогућавају примену на високим{7}}температурама и високим{8}}диелектрицима. Избор аповршинска обрада грејне плоче отпорна на корозијуморају узети у обзир специфично излагање хемикалијама, температурни опсег, механичко хабање и услове термичког циклуса. Заштита материјала је саставни део дизајна грејача; Правилна обрада површине продужава радни век, смањује контаминацију и обезбеђује доследне термичке перформансе у агресивним индустријским процесима.
