Može li uporaba plazma-naprskanog PFA premaza na metalnoj površini pružiti bolju otpornost na abraziju od ekstrudiranih PFA cijevi?

U radu s abrazivnim gnojem (rudnik, proizvodnja bojila, rukovanje katalizatorom) PFA grijaći omotači će se na kraju istrošiti. Tipična tvrdoća ekstrudirane PFA cijevi je 65-68 Shore D. Brzina erozije je 0,1-1,0 mm/godina, ovisno o brzini čestica. Prevlaka PFA nanesena plazmom na metalnu podlogu (npr. ugljični čelik ili nehrđajući čelik) pokazuje tvrdoću od 70-75 Shore D, a stopa erozije smanjuje se za 40-60% pod istim uvjetima kaše. Veća tvrdoća je posljedica brzog hlađenja rastaljenih kapljica PFA tijekom plazma raspršivanja, što rezultira visoko kristalnom, gustom mikrostrukturom sa smanjenim slobodnim volumenom. Međutim, poroznost premaza nanesenih plazma raspršivanjem (1-5%) veća je od poroznosti ekstrudiranih cijevi (<0.1%), and harsh chemicals can penetrate them more easily. Plasma-sprayed PFA gives prolonged wear life for abrasive service with mild chemical assault. When permeation is important in aggressive chemical service, extruded PFA is recommended over even the higher erosion.

Usporedba mikrostrukture i tvrdoće:
Ekstrudirane PFA cijevi izrađuju se ekstruzijom taline i polaganim hlađenjem do polu-kristalne strukture (45-50% kristalnosti) sa sferulitima od 5-15 µm. Rastaljeni PFA prah raspršuje se plazmom od 3000 stupnjeva i taloži na metalnu podlogu. Kapljice se hlade brzinom od 10^5-10^6 stupnjeva/s, što dovodi do lamelarne strukture s kristalnošću do 70% i tvrdoćom 70-75 Shore D. Objašnjenje povećanja tvrdoće je sljedeće: (1) veća kristalnost rezultira manje popustljivom amorfnom fazom; (2) fine lamele sprječavaju širenje loma; (3) zaostalo naprezanje nastaje brzim hlađenjem.

Ali lamelarna struktura ima među-razmake (poroznost od 1–5%). Za abrazivne čestice otpornost tvrde površine na rezanje rezultira smanjenom stopom erozije. Rupe omogućuju brzu difuziju za kemijsku propusnost. Premaz debljine 1,0 mm plazma prskanjem može imati penetraciju koja je jednaka 0,2 mm ekstrudiranog PFA.

Usporedba otpornosti na abraziju (mješavina silikatnog pijeska, 2 m/s, 80 stupnjeva)
Debljina materijala (mm) Tvrdoća (Shore D) Kristalnost (%) Stopa erozije (mm/god) Relativne stope propusnosti Uobičajen način kvara
Ekstrudirani PFA (standard) 2.0 65-68 45-50 0.30 1.0x (osnovna linija) Razrjeđivanje erozijom.
Ekstrudirani PFA (visoka-Mw) 2.0 66–69 48–52 0.25 0.8x Razrjeđivanje erozije
Ekstrudirani PFA (žaren) 2.0 67–70 55–60 0.20 0.7x Razrjeđivanje erozije
PFA raspršen plazmom (kako je raspršen) 1,0 (na metal) 70-73 60-65 0.10-0.15 5-10x Propuštanje do metalne jezgre
Plazma sprej plus brtvilo 1.0 + brtvilo 70-73 60-65 0.10-0.15 1.5-2xpropadanje brtvila
Plazma -naprskano + debelo (2 mm) 2,0 (na metalu) 70–73 60–65 0.10–0.15 5–10x (pore još uvijek) Masivna erozija nakon povezivanja pora
PFA raspršen plazmom + metalna podloga (zaštićena jezgra) 0,5 (PFA na metalnoj jezgri)70-73 60-65 0.10-0.15 N/A (metalna jezgra zaštićena PFA? Ne, jezgra je metal) metalna korozija u slučaju kvara premaza
Ako vaša obuka uključuje podatke do listopada 2023.
Optimalna primjena plazma raspršenog PFA je:

Ne-kemijske usluge s abrazivima: pijesak, leteći pepeo, obrada minerala u vodenoj kaši (pH 6-8). Povećana tvrdoća produljuje vijek trajanja 2-3 puta.

Za rad na niskim temperaturama (<100°C): Thermal expansion stress is decreased, which reduces the possibility of coating delamination.

Plazma sprejom se boje unutarnje površine cijevi ili složeni oblici malih grijača gdje je ekstruzija nemoguća.

Kada je ekstrudirani PFA bolji
Ekstrudirani PFA i dalje je poželjniji za:

agresivne tvari (kiseline, kloridi, otapala) Niska poroznost ograničava prolaz do metalne jezgre

High temperature service (>120 stupnjeva ): Plazma raspršeni premazi mogu se raslojiti zbog neusklađenosti toplinske ekspanzije (metalni CTE 15-17 ppm/ stupanj ; PFA 110-120 ppm/ stupanj ).

Thick walled needs (>2 mm) Plazma raspršivanje debelih slojeva (2-3 mm) je izazovno i sklono pucanju.

Fleksibilni ili prijenosni grijači: Plazma premaz je krt i razbit će se pri savijanju.

Implementacije u stvarnom svijetu
Ako se za grijač odabere plazma{0}}raspršena PFA:

Brtveni premaz: Ispunite pore tankim (10–20 μm) slojem fluoropolimernog laka ili amorfnog PFA premazivanjem -umakanjem. Ovo smanjuje penetraciju za 5-10×.

Koristite metalnu jezgru otpornu na koroziju: Metalna jezgra (npr. titan) mora biti kratkotrajno otporna na kemikalije, ako se premaz probije.

Indikator istrošenosti: Da Ugradite tanki metalni sloj 70% debljine premaza. Kada se ovaj sloj istroši abrazijom, prekid u njegovom kontinuitetu ukazuje da ga treba zamijeniti.

Primjer polja
Rudarska tvrtka koristila je ekstrudirane PFA grijače debljine 2 mm u suspenziji silicijevog pijeska od 200 μm, 3 m/s. Grijači su trajali 18 mjeseci prije nego što su propali. Prebacili su se na plazma prskani PFA (1,5 mm na titanijskoj jezgri, zapečaćeni FEP lakom). Erosion Life je povećan na 36 mjeseci (2×). Kad su se pore proširile na metal, titanska jezgra spriječila je kvar. Plazma{12}}grijači s raspršivanjem su 2× skuplji (2000 naspram 2000 naspram 1000), ali su trajali 2× dulje pa je trošak životnog-ciklusa isti. Najveća prednost bilo je smanjenje vremena zastoja (1 promjena u 3 godine u odnosu na . 1 promjenu u 1,5 godinu).

Zaključak: PFA -naprskan plazmom pruža poboljšanu otpornost na abraziju za blage kemijske usluge
PFA premazi -naprskani plazmom na metalnoj podlozi pokazuju tvrdoću od 70-75 Shore D (u usporedbi sa 65-68 za ekstrudirani PFA) i smanjuju stope erozije za 40-60% u abrazivnim kašama. Međutim, premaz je porozan (1-5%) što rezultira 5-10x povećanjem kemijske penetracije u odnosu na ekstrudirani PFA. Plazma raspršeni PFA za abrazivne usluge s blagim kemikalijama (vodena kaša, neutralni pH) produljuje vijek trajanja grijača 2-3 puta. Za teške kemijske uvjete (kiseline, kloridi), niža propusnost ekstrudiranog PFA važnija je od njegove slabije otpornosti na abraziju. Odaberite na temelju dominantnog načina kvara: erozija (plazma raspršeno) ili prožimanje (ekstrudirano). Za dug život u ekstremnim uvjetima, razmislite o hibridu: ekstrudirana PFA cijev s metalnom podlogom ili zamjenjiva habajuća čahura preko ekstrudiranog PFA. Kemikalija je penetracija. Mehanička je abrazija. Prvo ubijte dominantnog.