黒染めヒーターの問題
黒色酸化皮膜浴は、600-800 g/L の水酸化ナトリウム、200～300 g/L の硝酸ナトリウム、50～100 g/L の亜硝酸ナトリウムの化学混合物を使用し、135-145 度で動作します。この溶液は単なるアルカリ性ではなく、溶融苛性アルカリの粘稠度に近い溶融塩混合物です。動作温度では、この溶液はほぼすべての金属を攻撃します。ステンレス鋼は数時間以内に溶解します。チタンはすぐに腐食します。高ニッケル合金でも苦戦しています。
有用な耐性を持つ唯一の金属材料は、低炭素鋼（磁鉄鉱の保護膜を形成する）と特定の高クロム合金です。{0}{1}しかし、これらでも耐用年数は 6{6}}18 か月に限られています。硝酸塩酸化剤は保護膜を継続的に攻撃します。溶接継ぎ目と熱の影響を受ける部分が優先的に腐食します。破損は、均一な薄化と局所的な孔食によって発生します。
PTFE はこの環境に対して化学的な影響を受けません。炭素-フッ素主鎖は高温の濃アルカリ中で安定しており、黒染め浴の動作温度 145 度をはるかに上回る最大 260 度の温度でも硝酸塩による酸化に耐性があります。-
二重攻撃メカニズム
黒色酸化物溶液は、苛性溶解と硝酸塩酸化という 2 つの同時メカニズムを通じて金属を攻撃します。濃縮された水酸化ナトリウムは、ほとんどの金属の不動態酸化膜を溶解します。硝酸塩は露出した卑金属を酸化します。 2 つのメカニズムは相互に強化します。
低炭素鋼-は、高温の濃縮苛性アルカリ中で安定したマグネタイト（Fe₃O₄）皮膜を形成しても存続します。これは、高圧蒸気システムのボイラー管に形成される膜と同じものです。-しかし、黒色酸化物浴中の硝酸塩はマグネタイトを継続的に酸化して非保護性のヘマタイト (Fe₂O₃) にします。-。フィルムは継続的に再形成する必要があり、その過程で卑金属を消費します。その結果、ゆっくりではありますが着実に壁が薄くなります。
変化した微細構造と残留応力により、溶接シームは保護性の低い酸化物を形成します。母材金属よりも早く腐食します。溶接されたスチール製ヒーターは最初に溶接部で故障します。-他の積極的な化学サービスで見られるのと同じパターンです。
| 腐食パラメータ | 低炭素鋼ヒーター | 高-クロム合金ヒーター | PTFE熱交換器 |
|---|---|---|---|
| 保護フィルム | Fe₃O₄ (磁鉄鉱) | Cr₂O₃ (クロミア) | 不要 |
| 140度のNaOH中でのフィルムの安定性 | 良好 (ただし硝酸塩により酸化) | 中程度（腐食性物質による攻撃） | N/A |
| 均一な腐食速度 (mm/年) | 0.5-2.0 | 0.2-0.8 | 0 |
| 溶接部の腐食速度（相対） | 1.5～3.0×母材 | 2.0～4.0×母材 | 該当なし (溶接なし) |
| 予想耐用年数（月） | 6-12 | 12-18 | 60+ |
温度マージンの利点
黒色酸化物浴の 135 ～ 145 度の動作温度は、PTFE の性能の範囲内 (最大 260 度) ですが、他の多くのフルオロポリマーの実用限界を超えています。たとえば、PVDF は空気中では約 150 度に制限されますが、高温の苛性アルカリ中では大幅に軟化します。 FEP の定格は 204 度ですが、高温では PTFE よりも機械的強度が低くなります。
PTFE は、黒色酸化物の動作範囲全体にわたって有用な機械的特性を維持します。 145 度の蒸気圧下でのクリープは、適切なチューブ壁厚とサポート間隔で管理可能です。材料の熱安定性により、分解生成物がコーティング浴を汚染しないことが保証されます。-これは、表面仕上げの品質を視覚的に検査するプロセスにとって重要な考慮事項です。
熱マージンは、プロセスの混乱に対する安全性も提供します。温度コントローラーが故障し、安全システムが介入する前に浴槽が 160 ～ 170 度に過熱しても、PTFE は損傷しません。 PVDF または FEP 交換器は、このような変位によって永久に変形または損傷する可能性があります。
お風呂の純度の利点
黒色酸化槽内の金属ヒーターは、溶解した金属イオンを溶液に供給します。スチールヒーターの鉄と合金ヒーターのクロムは、コーティングの化学的性質を微妙に変化させます。コーティングの品質への影響は、ヒーターではなくバスの経年劣化に起因することがよくあります。施設は、ダンプごとに浴が老化するにつれてコーティング性能が徐々に低下することを受け入れます。
PTFE は金属イオンを導入しません。浴の化学反応は、コーティング プロセスの意図した化学反応によってのみ変化し、損失を引き延ばします。-コーティングの品質は浴寿命全体にわたって一貫した状態を保ちます。ヒーター-由来の汚染を除去すると、バスの寿命が延びたり、化学物質の調整の頻度が減ったりする可能性があります。
まとめ
黒色酸化皮膜浴は、135 ～ 145 度での苛性溶解と硝酸塩酸化の組み合わせによって金属ヒーターを破壊します。 PTFE 熱交換器は両方のメカニズムの影響を化学的に受けず、最大使用温度 260 度未満でも十分なマージンを保って機械的完全性を維持します。ヒーターの腐食がなくなると、機器の寿命が 5 年を超えて延長され、コーティング浴の金属イオン汚染が防止されます。
黒色酸化物およびその他の高温アルカリ酸化用途における PTFE 熱交換器仕様のエンジニアリング サポートは、浴の化学薬品、動作温度、タンク寸法、および現在のヒーター耐用年数データを提出すると利用できます。
