Ako fungujú PTFE ohrievače v elektrolytických leštiacich kúpeľoch pre nehrdzavejúcu oceľ?

Nerezová oceľ je vyhladená na oslnivý lesk odolný voči korózii- elektrolytickým leštením, čo je proces, ktorý zahŕňa ponorenie do horúceho viskózneho kyslého kúpeľa. PTFE je jedným z mála vykurovacích materiálov, ktoré dokážu rovnomerne zahriať túto intenzívnu zmes kyseliny fosforečnej a sírovej bez kontaminácie. Kombinácia ohrievača PTFE a elektrolytického leštiaceho kúpeľa sa stala štandardnou voľbou pre činnosti povrchovej úpravy, keď sa nedá vyjednávať o chemickej inertnosti a čistote-.

Prostredie kúpeľa na elektrolytické leštenie
Elektrolytické leštenie nehrdzavejúcej ocele sa bežne vykonáva zahriatou kombináciou 40 až 70 percent kyseliny fosforečnej (H3PO4) a 10 až 30 percent kyseliny sírovej (H2SO4) s malými prídavkami prísad, ako je kyselina chrómová alebo organické povrchovo aktívne látky v určitých formuláciách. Kúpeľ beží medzi 60 a 80 stupňami -dostatočne horúci na to, aby sa znížila viskozita a podporila iónová vodivosť, ale hlboko pod bodom varu kyselín.

Pri týchto teplotách je kúpeľ hustý a sirupovitý, s niekoľkonásobnou viskozitou vody. Takáto vysoká viskozita prináša jedinečné problémy so zahrievaním. Rýchlosť prenosu tepla z ponorného ohrievača do kyslého roztoku je nižšia ako do vodných pokovovacích kúpeľov a na povrchoch ohrievača majú tendenciu sa vytvárať stagnačné zóny, pokiaľ sa nepoužíva aktívne miešanie.

Prečo je PTFE lepší ako vyhrievanie kovového plášťa
Elektroleštiace kúpele môžu rýchlo zničiť alebo znečistiť tradičné ponorné ohrievače s kovovými plášťami z ocele, titánu alebo zliatiny. Kyselina fosforečná a sírová napádajú väčšinu kovov pri 60-80 stupňoch. Titán za určitých okolností vydrží čistú kyselinu sírovú, ale bude napadnutý zmesami koncentrovanej kyseliny fosforečnej. Významnejšie je, že akákoľvek kovová korózia uvoľňuje ióny do kúpeľa. Ióny železa, niklu, chrómu alebo titánu. Tie sa zachytávajú v elektrolyticky leštenej vrstve a spôsobujú povrchové chyby, matné škvrny alebo jamky.

PTFE (polytetrafluóretylén) ponorné ohrievače riešia obe tieto obavy. Materiál je úplne odolný voči kyseline fosforečnej a sírovej v celom rozsahu prevádzkových teplôt. Nedochádza k chemickej reakcii a ani k vylúhovaniu kovových iónov. Nepriľnavý-povrch PTFE tiež zabraňuje prilepeniu alebo pripečeniu viskóznej sirupovej kyseliny na plášti ohrievača. Táto samočistiaca funkcia-umožňuje stabilizáciu účinnosti prenosu tepla počas niekoľkých mesiacov pre nepretržitú prevádzku.

V praxi usporiadanie PTFE ohrievača na elektrolytické leštenie kúpeľa pracuje tisíce hodín bez pozorovateľnej degradácie materiálu plášťa. Jediné opotrebenie, ktoré možno pozorovať pri praktických inštaláciách, je mierny oder pri manipulácii alebo od pevných častíc suspendovaných v silne používaných vaniach.

Aspekty tepelného výkonu
Maximálna nepretržitá prevádzková teplota PTFE je asi 110 stupňov, čo je oveľa viac ako 80 stupňový horný limit elektrolytických leštiacich kúpeľov. Ohrievač je tak bez tepelného namáhania. Vysoká viskozita kúpeľa však vyžaduje starostlivé zváženie hustoty wattov a pohybu tekutiny.

Odporúčaná hustota wattov pre PTFE ohrievače v elektrolytických leštiacich kúpeľoch je menšia alebo rovná 1,2 W/cm2. Často sa používa konzervatívnejší 1,0 W/cm2. To je menej ako 1,5 W/cm2 povolený pre dobre-premiešané vodné roztoky. Existujú dva dôvody:

Pre viskózne kvapaliny sú koeficienty prestupu tepla konvekciou nižšie, vďaka čomu sa teplo odvádza z plášťa pomalšie.

To môže viesť k rozkladu kyseliny alebo lokalizovanému varu obsahu vody, čo vedie k tvorbe bublín na plášti, čo ďalej zhoršuje prenos tepla.

Miešanie je potrebné na dosiahnutie jednotnej teploty kúpeľa a na zabránenie horúcim miestam. Bežné sú mechanické miešanie, spodné miešadlá alebo recirkulačné čerpadlá. Prevzdušňovaniu sa často vyhýba, pretože zavádza kyslík a vlhkosť, ktoré môžu zmeniť chemické zloženie elektrolytu.