Hur fungerar PTFE-värmare i elektropolerande bad för rostfritt stål?

Rostfritt stål slätas till en bländande, korrosionsbeständig- glans genom elektropolering, en process som involverar nedsänkning i ett varmt, trögflytande syrabad. PTFE är ett av få värmematerial som kan värma denna intensiva blandning av fosfor- och svavelsyror enhetligt utan förorening. Kombinationen av PTFE-värmare och elektropolerande bad har blivit standardalternativet för ytbehandlingsaktiviteter när kemisk tröghet och renhet inte är-förhandlingsbara.

Badmiljö för elektropolering
Elektropolering av rostfritt stål utförs vanligen i en uppvärmd kombination av 40 till 70 procent fosforsyra (H3PO4) och 10 till 30 procent svavelsyra (H2SO4) med små tillsatser av tillsatser, såsom kromsyra eller organiska ytaktiva ämnen, i vissa formuleringar. Badet är mellan 60 och 80 grader -tillräckligt varmt för att minska viskositeten och främja jonledningsförmåga, men långt under syrornas kokpunkt.

Vid dessa temperaturer är badet tjockt och sirapsliknande, med en viskositet som är flera gånger högre än vatten. En sådan hög viskositet ger unika uppvärmningsproblem. Värmeöverföringshastigheten från doppvärmaren till den sura lösningen är lägre än den till vattenhaltiga pläteringsbad och stagnationszoner tenderar att bildas på värmeelementets ytor om inte aktiv omrörning används.

Varför PTFE är bättre än uppvärmning av metallmantel
Elektropoleringsbaden kan snabbt förstöra eller förorena traditionella doppvärmare med metallmantel av stål, titan eller legering. Fosfor- och svavelsyror angriper de flesta metaller vid 60-80 grader. Titan tål ren svavelsyra under vissa omständigheter men kommer att angripas av koncentrerade fosforsyrablandningar. Mer signifikant frigör all metallisk korrosion joner i badet. Järn-, nickel-, krom- eller titanjoner. Dessa fastnar i det elektropolerade lagret och orsakar ytfel, matta fläckar eller gropbildning.

PTFE (polytetrafluoreten) doppvärmare löser båda dessa problem. Materialet är totalt resistent mot fosfor- och svavelsyror över hela intervallet av driftstemperaturer. Det sker ingen kemisk reaktion och ingen urlakning av metalljoner. Den icke--vidhäftande ytan på PTFE förhindrar också att den trögflytande sirapssyran fastnar eller gräddas på värmemanteln. Denna självrengörande funktion gör att värmeöverföringseffektiviteten kan stabiliseras under en period av månader för kontinuerlig drift.

I praktiken arbetar en PTFE-värmare för elektropolerande badarrangemang tusentals timmar utan observerbar nedbrytning av mantelmaterialet. Det enda slitaget som märks i praktiska installationer är lätt nötning från hantering eller från fasta partiklar suspenderade i tungt använda badkar.

Termiska prestandaaspekter
Den maximala kontinuerliga drifttemperaturen för PTFE är cirka 110 grader, mycket över 80 graders övre gräns för elektropolerande bad. Således är värmaren fri från termisk stress. Emellertid kräver badets höga viskositet ett noggrant övervägande av wattdensiteten och vätskerörelsen.

Den rekommenderade wattdensiteten för PTFE-värmare i elektropolerande bad är mindre än eller lika med 1,2 W/cm2. Ofta används en mer konservativ 1,0 W/cm2. Detta är under de 1,5 W/cm2 som tillåts för väl-omrörda vattenlösningar. Det finns två skäl:

För viskösa vätskor är de konvektiva värmeöverföringskoefficienterna lägre, vilket gör att värmen evakueras från manteln i en långsammare hastighet.

Detta kan leda till syranedbrytning eller lokal kokning av vatteninnehållet som resulterar i bubbelbildning på manteln vilket ytterligare försämrar värmeöverföringen.

Omrörning behövs för att uppnå en jämn badtemperatur och för att undvika varma fläckar. Vanliga är mekanisk blandning, bottenplacerade omrörare eller recirkulationspumpar. Luftspridning undviks ofta eftersom det introducerar syre och fukt som kan förändra elektrolytkemin.