हार्ड क्रोम (क्रोमिक एसिड 250 ग्राम/लीटर, 60 डिग्री) के लिए एक प्लेटिंग लाइन में, थोड़ी खुरदरी सतह (3.2 μm Ra) वाला टाइटेनियम शीथ एक दर्पण से बेहतर प्रदर्शन क्यों करता है?

हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग के लिए टाइटेनियम सरफेस फ़िनिश में मौलिक व्यापार - की छूट
हार्ड क्रोम प्लेटिंग बाथ में 60 डिग्री पर सल्फेट उत्प्रेरक के साथ 250 ग्राम/लीटर क्रोमिक एसिड (CrO3) शामिल है। टाइटेनियम इमर्शन हीटर ऑक्सीकरण क्रोमिक एसिड के प्रति अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के कारण आम हैं। हालाँकि, क्रोमेट जमा (बेसिक क्रोमियम क्रोमेट और क्रोमियम (III) यौगिक) हीटर की सतहों पर अवक्षेपित होते हैं और इन्सुलेट परतें बनाते हैं जो गर्मी हस्तांतरण को सीमित करते हैं और स्थानीयकृत ओवरहीटिंग को प्रेरित करते हैं। उत्पादन चढ़ाना लाइनों पर अनुभव से यह पाया गया है कि कुछ हद तक खुरदरी सतह (Ra ≈ 3.2 μm) वाले टाइटेनियम शीथ चिपकने वाले क्रोमेट जमाव के निर्माण के प्रतिरोध में दर्पण {7}तैयार शीथ (Ra <0.2 μm) से बेहतर हैं। यह अप्रत्याशित परिणाम जमा आसंजन यांत्रिकी का परिणाम है जहां चिकनी सतहें मजबूत रासायनिक बंधन का समर्थन करती हैं और मध्यम खुरदरी सतहें कमजोर यांत्रिक इंटरफ़ेस प्रदान करती हैं जहां गर्मी चक्रण के दौरान जमा फैल जाता है। शोध में तंत्र को शामिल किया गया है और हार्ड क्रोम प्लेटिंग सेवा के लिए सतह फिनिश का सुझाव दिया गया है।

यांत्रिक अखंडता पर जमा आसंजन तंत्र का प्रभाव
क्रोमेट जमाव एक अवक्षेपण तंत्र के माध्यम से टाइटेनियम सतहों पर बनते हैं: घोल में Cr(VI) को गर्म म्यान सतह पर Cr(III) तक कम किया जाता है ताकि एक जिलेटिनस क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड बनाया जा सके जो एक चिपकने वाले ऑक्साइड में निर्जलित हो जाता है। मिरर फ़िनिश (0.2 μm से कम या उसके बराबर) वाली टाइटेनियम सतह पर जमा और टाइटेनियम के बीच इंटरफ़ेस लगभग उत्कृष्ट है। वैन डेर वाल्स बल और उनके बीच रासायनिक लिंक उच्च आसंजन शक्ति देते हैं। परत तापमान चक्रण, द्रव प्रवाह या हल्के ब्रशिंग द्वारा हटाने का दृढ़तापूर्वक प्रतिरोध करती है। जमाव आवरण को गाढ़ा और इन्सुलेशन प्रदान करता है, जिससे आवरण की सतह का तापमान बढ़ता है और अतिरिक्त जमाव को बढ़ावा मिलता है। कुछ हद तक खुरदरी सतह (रा=2.5-4.0 μm) पर, जमाव यांत्रिक रूप से अनियमितताओं के साथ जुड़ जाता है, लेकिन उतना मजबूत रासायनिक संबंध नहीं बनता है क्योंकि खुरदरेपन की चोटियों को अधिमानतः ऑक्सीकरण किया जाता है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि क्रोमेट जमा (गुणांक=5-6 x 10 -6 / डिग्री) और टाइटेनियम (8.6 x {{11 }} / डिग्री) के थर्मल विस्तार में अंतर इंटरफ़ेस पर कतरनी बल पैदा करता है। खुरदरी सतह पर ये दबाव खुरदरेपन की घाटियों के आधार पर केंद्रित होते हैं, जिससे मोटी सतत परत बनने के बजाय छोटे-छोटे टुकड़ों में जमाव बिखर जाता है। हार्ड क्रोम प्लेटिंग लाइनों के फ़ील्ड डेटा से संकेत मिलता है कि हीटर की सतहों को Ra 3.2 μm के साथ 1,000 घंटों के बाद केवल 0.1–0.2 मिमी जमा के साथ साफ रखा जाता है, जबकि दर्पण -तैयार हीटर उसी समय में 0.8–1.2 मिमी जिद्दी जमाव के साथ कवर होते हैं।

थर्मल प्रदर्शन पर प्रभाव: स्वयं -सफाई प्रभाव
थोड़ी खुरदरी सतह स्वयं सफाई थर्मल चक्र प्रदान करती है। टाइटेनियम शीथ हीटर की सामान्य ऑन-ऑफ साइकलिंग (उदाहरण के लिए स्नान तापमान नियंत्रण) के दौरान फैलता और सिकुड़ता है। खुरदरी सतह टाइटेनियम संपर्क पर तनाव राइजर का एक क्रम है। परिमित तत्व अध्ययन से पता चलता है कि Ra=3.2 μm सतह की चोटियों पर इंटरफेशियल कतरनी तनाव समान ΔT के लिए Ra=0.2 μm सतह की तुलना में लगभग 3 गुना अधिक है। यह तनाव क्रोमेट जमाव की आसंजन शक्ति से अधिक है और सूक्ष्म -स्पैलेशन को प्रेरित करता है। बिखरे हुए कण स्नान में गिर जाते हैं और छन जाते हैं। थोड़ी खुरदरी सतह नगण्य थर्मल जुर्माना लगाती है; वास्तविक सतह क्षेत्र पॉलिश सतह की तुलना में केवल 5-10% अधिक है, और संवहनी सीमा परत (सामान्यतः 50-100 μm मोटी) रा=10 μm से नीचे खुरदरेपन से प्रभावित नहीं होती है। ऊष्मा अंतरण गुणांक लगभग समान हैं।

संश्लेषण को कम करें: सतही परिष्करण बनाम जमा निर्माण को ऊपर उठाएं
सतह फिनिश रा (माइक्रोन) जमा की आसंजन शक्ति 1000 घंटे के बाद जमा मोटाई (मिमी) हार्ड क्रोम - सफाई आवृत्ति आवश्यक अनुशंसित?
इलेक्ट्रोपॉलिश (मिरर पॉलिश) 0.1 - 0.2 बहुत अधिक (रासायनिक बंधन) 0.8 - 1.2 मिमी साप्ताहिक (एसिड डिप) नहीं - जिद्दी जमा
यंत्रवत् पॉलिश (600 ग्रिट) 0.3 - 0.5 उच्च 0.5 - 0.8 मिमी हर दो सप्ताह में किनारा
जैसा कि -तैयार (मिल फिनिश) 1.2 - 1.8 मध्यम 0.3 - 0.5 मिमी मासिक स्वीकार्य
ब्लास्टेड महीन कांच का मनका 2.5 - 3.5 कम (आसानी से टूट जाता है) 0.1 - 0.2 मिमी त्रैमासिक या उससे अधिक हाँ - इष्टतम
ब्लास्टेड (मोटे एल्युमिना) 5.0 - 7.0 बहुत कम <0.1 मिमी दुर्लभ स्वीकार्य, लेकिन प्रदूषकों को फँसा सकता है
ब्लास्टिंग मीडिया और आफ्टर ट्रीटमेंट इंजीनियरिंग बियॉन्ड द फिनिश
भारी क्रोम चढ़ाना सेवा के लिए, बारीक ग्लास बीड ब्लास्टिंग (2-3 बार दबाव पर 50-100 μm मोती) बिना किसी एम्बेडेड अशुद्धियों के 2.5-3.5 μm का इष्टतम रा देता है। एल्यूमिना ब्लास्टिंग का सुझाव नहीं दिया जाता है क्योंकि एम्बेडेड एल्यूमिना कण गैल्वेनिक साइट के रूप में काम कर सकते हैं। नाइट्रिक एसिड पैसिवेशन (20 मिनट के लिए 50 डिग्री पर 20% HNO3) ब्लास्टिंग सामग्री से किसी भी अंतर्निहित लोहे या क्रोमियम को हटा देता है और ब्लास्टिंग के बाद निष्क्रिय फिल्म को पुनर्स्थापित करता है। ब्लास्टिंग के बाद ब्लास्ट की गई सतह को पोंछें या पॉलिश न करें क्योंकि इससे सतह पर दाग पड़ जाता है और स्वयं सफाई की क्रिया कम हो जाती है।

निष्कर्ष: खुरदरी सतह (रा ~ 3.2 μm)। स्वयं सफाई का लाभ प्रदान करता है
60 डिग्री पर 250 ग्राम/लीटर क्रोमिक एसिड का उपयोग करके कठोर क्रोम प्लेटिंग लाइन में, कुछ हद तक खुरदरी सतह (रा ≈ 3.2 μm, महीन ग्लास बीड ब्लास्टिंग के माध्यम से प्राप्त) के साथ एक टाइटेनियम म्यान एक दर्पण-तैयार म्यान के लिए बेहतर है क्योंकि खुरदरी सतह थर्मल साइक्लिंग के तहत क्रोमेट जमा की स्पैलिंग की सुविधा प्रदान करती है। संकेंद्रित थर्मल कतरनी तनाव के साथ संयुक्त कमजोर यांत्रिक इंटरफ़ेस इन्सुलेट मोटाई तक बढ़ने से पहले जमा को छीलने का कारण बनता है। दर्पण जैसी सतह एक मजबूत रासायनिक संबंध में योगदान करती है जिसके कारण जमाव तेजी से जमा होता है, अत्यधिक गरम होता है और नियमित सफाई की आवश्यकता होती है। हार्ड क्रोम प्लेटिंग हीटरों के लिए सुझाई गई विशिष्टता एक टाइटेनियम शीथ है जिसमें ब्लास्टेड सतह पॉलिश रा=2.5-3.5 μm और बाद में नाइट्रिक एसिड निष्क्रियता होती है। निर्माता को बताएं कि आप प्रतिदिन कितने थर्मल चक्र (प्रतिदिन बंद चक्र) की अपेक्षा करते हैं, और सत्यापित करें कि स्वयं सफाई प्रणाली काम करेगी। दीवार की मोटाई (आमतौर पर 1.2-1.5 मिमी) दबाव और हैंडलिंग आवश्यकताओं के अनुसार व्यक्तिगत रूप से चुनी जाती है। जमा आसंजन पर मोटाई का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।