Kako se PTFE grijači ponašaju u kupkama za elektropoliranje nehrđajućeg čelika?

Nehrđajući čelik zaglađuje se do blistavog sjaja-otpornog na koroziju elektropoliranjem, procesom koji uključuje uranjanje u kupku s vrućom viskoznom kiselinom. PTFE je jedan od rijetkih materijala za grijanje koji može ravnomjerno zagrijati ovu intenzivnu mješavinu fosforne i sumporne kiseline, bez kontaminacije. Kombinacija PTFE grijača i kupke za elektropoliranje postala je standardna opcija za aktivnosti završne obrade površina kada se o kemijskoj inertnosti i čistoći ne- može raspravljati.

Okruženje kupke za elektropoliranje
Elektropoliranje nehrđajućeg čelika obično se provodi u zagrijanoj kombinaciji 40 do 70 posto fosforne kiseline (H₃PO₄) i 10 do 30 posto sumporne kiseline (H₂SO₄) s malim dodacima aditiva, poput kromne kiseline ili organskih površinski aktivnih tvari, u određenim formulacijama. Kupka radi između 60 i 80 stupnjeva -dovoljno vruće da smanji viskoznost i pospješuje ionsku vodljivost, ali daleko ispod vrelišta kiselina.

Na tim temperaturama kupka je gusta i sirupasta, s viskoznošću nekoliko puta većom od vode. Tako visoka viskoznost donosi jedinstvene probleme grijanja. Brzina prijenosa topline od uronjenog grijača do kisele otopine niža je od prijenosa topline do vodenih kupki za nanošenje ploča, a na površinama grijača često se stvaraju zone stagnacije osim ako se ne koristi aktivno miješanje.

Zašto je PTFE bolji od grijanja metalnog plašta
Kupke za elektropoliranje mogu brzo uništiti ili kontaminirati tradicionalne uronjene grijače s metalnim omotačima od čelika, titana ili legure. Fosforna i sumporna kiselina napadaju većinu metala na 60-80 stupnjeva. Titan će u nekim okolnostima podnijeti čistu sumpornu kiselinu, ali će biti napadnut mješavinama koncentrirane fosforne kiseline. Što je još važnije, svaka metalna korozija oslobađa ione u kadu. Ioni željeza, nikla, kroma ili titana. One su zarobljene u elektropoliranom sloju i uzrokuju površinske nedostatke, mutne mrlje ili udubine.

PTFE (politetrafluoroetilen) uronjeni grijači rješavaju oba ova problema. Materijal je potpuno otporan na fosfornu i sumpornu kiselinu u cijelom rasponu radnih temperatura. Nema kemijske reakcije niti ispiranja metalnih iona. Također, neprianjajuća površina PTFE-a sprječava lijepljenje ili pečenje viskozne sirupaste kiseline na plaštu grijača. Ova značajka samo-čišćenja omogućuje stabilizaciju učinkovitosti prijenosa topline tijekom razdoblja od nekoliko mjeseci za kontinuirani rad.

U praksi, kupka za elektropoliranje PTFE grijača radi tisuće sati bez vidljive degradacije materijala plašta. Jedino trošenje primijećeno u praktičnim instalacijama je mala abrazija od rukovanja ili od krutih čestica suspendiranih u jako korištenim kadama.

Aspekti toplinske izvedbe
Maksimalna kontinuirana radna temperatura PTFE-a je oko 110 stupnjeva, mnogo više od 80 stupnjeva gornje granice kupki za elektropoliranje. Tako je grijač oslobođen toplinskog opterećenja. Međutim, visoka viskoznost kupke zahtijeva pažljivo razmatranje gustoće vata i kretanja tekućine.

Preporučena gustoća vata za PTFE grijače u kupkama za elektropoliranje je manja ili jednaka 1,2 W/cm2. Često se koristi konzervativniji 1,0 W/cm2. To je ispod 1,5 W/cm2 dopuštenih za dobro-promiješane vodene otopine. Postoje dva razloga:

Za viskozne tekućine, koeficijenti konvektivnog prijenosa topline su manji, zbog čega se toplina sporije odvodi iz plašta.

To može dovesti do razgradnje kiseline ili lokalnog vrenja vodenog sadržaja što rezultira stvaranjem mjehurića na ovojnici što dodatno oštećuje prijenos topline.

Miješanje je potrebno kako bi se postigla ujednačena temperatura kupke i kako bi se izbjegle vruće mrlje. Uobičajeno je mehaničko miješanje, miješalice postavljene na dnu ili recirkulacijske pumpe. Prskanje zraka često se izbjegava jer unosi kisik i vlagu koji mogu promijeniti kemiju elektrolita.