Kraapimistsükkel, mis ei lõpe kunagi
Elektroonilise nikli tehase hooldusjuhil on rutiin. Igal reede pärastlõunal tõmbab tema meeskond PTFE-kütteplaadid 85-kraadisest vannist ja hakkab kraapima. Nikli ladestused tulevad maha tükkidena, kuid mitte puhtalt,-iga läbimine jätab mikroskoopilisi kriimustusi. Sile PTFE pind muutub järk-järgult matiks, täppidega segamini. Plaadi eluiga on langenud 5 aastalt 18 kuule. Ületundide eelarve kulub kraapimismaksule.
See rajatis pole ainulaadne. Elektrivaba nikli ladestused on kõvad ja kleepuvad. Nende eemaldamine PTFE-d kahjustamata on peaaegu võimatu. Üks taldrik nurgapaagis räägib aga hoopis teist juttu. See on töötanud 22 kuud ja näeb endiselt peaaegu uus välja. Erinevus? Pinna passiveerimine-tootmise ajal rakendatav keemiline töötlemine, mis muudab setete PTFE-ga seondumist.
Miks hoiused jäävad PTFE-le?
PTFE pinnaenergia on enamiku standardite kohaselt umbes 18{1}}20 mN/m-madal. Kuid elektrooniline nikkel ei vaja kleepumiseks suurt pinnaenergiat. Sadestamisprotsess tuumastub aktiivselt saadaolevates kohtades – mikroskoopilistes poorides, pinnadefektides ja veidi kõrgema energiaga piirkondades. Kui tuuma moodustumine algab, kasvab sade kiiresti, lukustades PTFE pinnale.
Adhesioonimehhanism on osaliselt mehaaniline. Sade täidab pinna ebatasasused, luues blokeeriva struktuuri. Seetõttu kogunevad karedad pinnad ladestused kiiremini kui siledad pinnad-rohkem ebatasasusi tähendab rohkem tuumade moodustumise kohti ja tugevamat mehaanilist sidet. Ladestusi eemaldav kraapimisprotsess tekitab ka uusi ebakorrapärasusi, kiirendades edaspidist hoiuste teket.
Pinna passiveerimine muudab mängu. Keemiline töötlus muudab kõige välimise molekulaarkihi, täites pinna ebatasasused ja vähendades pinnaenergiat 14-16 mN/m. Vähem nukleatsioonikohti tähendab aeglasemat hoiuste moodustumist. Nõrgem nakkumine tähendab, et puhastamise ajal eralduvad sademed kergemini.
| Pinna seisukord | Pinnaenergia (mN/m) | Nukleatsioonikohad | Puhastamise sagedus | Oodatav kasutusiga |
|---|---|---|---|---|
| Standardne -vormitud kujul | 18-20 | Kõrge | 2-3 nädalat | 2,5-3,5 aastat |
| Keemiliselt passiveeritud | 14-16 | Madal | 6-8 nädalat | 4-5 aastat |
| Mehaaniliselt kriimustatud | 18-22 (ebajärjekindel) | Väga kõrge | 1-2 nädalat | 1,5-2,5 aastat |
| PFA{0}}kattega | 16-18 | Väga madal | 8-12 nädalat | 5-7 aastat |
Passiveerimise rakendusprotsess
Passiveerimine ei ole katmine{0}}see on pinna modifikatsioon, mis muudab PTFE-d keemiliselt molekulaarsel tasemel. Töötlemine seob fluori -sisaldavad liigid pinnaga, luues tiheda, madala energiaga-barjäärikihi. Kiht on nanomeetrite paksune, kuid elektrivaba nikli kasutamisel märkimisväärselt vastupidav.
Kasutamine toimub tootmise ajal. Plaat puhastatakse ja seejärel eksponeeritakse kontrollitud tingimustes passiveerimiskeemiaga. Töötlemine ei mõjuta PTFE massiomadusi -tugevus, paindlikkus ja soojustakistus jäävad muutumatuks. Muutub ainult pinna keemia.
Olemasolevate plaatide puhul on passiveerimine võimalik tagantjärele paigaldamisena. Plaat tuleb eemaldada, hoolikalt puhastada, et eemaldada kõik hoiused, seejärel töödelda. Protsess lisab hooldustsüklile 2–3 päeva, kuid võib pikendada plaadi eluiga 2–3 aasta võrra.
Väljatulemused passiveeritud plaatidelt
18 elektrivaba niklipaagiga rajatis jälgis jõudlust enne ja pärast passiveerimist. Numbrid räägivad kaasahaarava loo. Enne ravi kulutas asutus aastas 8000 dollarit asendusplaatidele ja 12 000 dollarit puhastustööle. Pärast passiveerimist langesid iga-aastased asenduskulud 3000 dollarile ja puhastustöö 6000 dollarile.
Puhastusprotsess ise muutus. Iganädalase abrasiivsete patjadega kraapimise asemel teevad operaatorid nüüd iga 6 nädala järel 20-minutilist happelist leotamist. Hape lahustab õhukese kile, mis on tekkinud, ja passiveeritud pind jääb puutumatuks. Mehaanilise puhastuse puudumine tähendab pinnakahjustuste puudumist, mis tähendab, et passiveerimiskiht jätkab plaadi kaitset.
Piirangud ja soodustused{0}}
Passiveerimine ei ole universaalne. Vannides, kus on palju redutseerivaid aineid või stabilisaatoreid, võib passiveerimiskiht laguneda oodatust kiiremini. Samad keemilised liigid, mis soodustavad nikli ladestumist, võivad rünnata passiveerimiskihti. Puhastussageduse regulaarne jälgimine-kui intervallid hakkavad lühenema, võib passiveerimiskiht halveneda.
Esialgne maksumus on suurem. Passiveeritud plaadid jooksevad 15-25% rohkem kui standardplaadid. Tasuvus tuleb tänu väiksemale hooldustööle ja pikemale kasutuseale. Ülaltoodud rajatises oli tasuvusaeg 8 kuud.
Passiveerimine ei kõrvalda puhastusjääke täielikult{0}}, kuid need on õhemad ja vähem kleepuvad. Võtme nihe on mehaaniliste kahjustuste tsükli katkestamine. Kui plaadi pind on kriimustatud, kiireneb kahjustus. Passiveerimine takistab selle tsükli käivitamist.
Millal passiveerimine määrata
Uued elektrivaba nikliliinid peaksid algusest peale määrama passiveeritud plaadid. 15-25% lisatasu kompenseerib esimesel aastal vähenenud hooldus. Olemasolevate liinide puhul tasub passiveerimist tagantjärele paigaldada, kui praegused plaadid lagunevad ladestuskahjustuste tõttu. Protsess nõuab 2–3-päevast seiskamist plaadi kohta, kuid pikenenud kasutusiga õigustab tavaliselt seisakuid.
Mõned rajatised kasutavad hübriidset lähenemist: passiivsed pooled plaadid ja võrrelda toimivust kõrvuti{0}}-. Andmed näitavad järjekindlalt, et passiveeritud plaadid kestavad standardplaate 2-3 aasta võrra ja puhastuskulud on oluliselt väiksemad. Selle artikli inspireerinud rajatise puhul katkestas passiveerimine reedese kraapimise tsükli – ja hooldusmeeskond sai lõpuks oma pärastlõunad tagasi.
