در چه ترکیب خاصی از غلظت هیدروکسید سدیم و دمای سطح غلاف، یک غلاف 1.2 میلی متری 316 استیل ضد زنگ هر شش ماه در سرویس بخاری حمام اچینگ آلومینیومی نیاز به تعویض دارد؟

مهندسان فرآیند که بر روی بخاری های غوطه وری الکتریکی در حمام های اچینگ آلومینیومی برای صنایع هوافضا، خودروسازی و الکترونیک کار می کنند، عمدتاً از هیدروکسید سدیم به عنوان اچانت استفاده می کنند. محلول‌های اچینگ معمولی 5{9}}15% NaOH در دمای 60-80 درجه هستند و اکسید آلومینیوم را حذف می‌کنند و فلز آلومینیوم را حل می‌کنند. به طور معمول، یک غلاف فولادی ضد زنگ 1.2 میلی متری 316 برای تطبیق محدودیت های فضایی مخازن اچینگ و نیازهای پاسخ حرارتی استفاده می شود. با این حال، غلظت سوزاننده بالا، دمای بالا و محصولات حل شونده آلومینیوم باعث ایجاد یک محیط تهاجمی می شود. در سطوح آستانه مشخص، خوردگی عمومی به دیوار 1.2 میلی متری در شش ماه حمله می کند و نیاز به تعویض به صورت شش ماهه دارد. این مقاله غلظت ها و دماهایی را مشخص می کند که در آن غلاف 1.2 میلی متری 316 به محدودیت عمر مفید شش ماهه خود می رسد.

رفتار خوردگی 316 در هیدروکسید سدیم حاوی آلومینیوم محلول
در دماهای کمتر از 60 درجه، فولاد ضد زنگ 316 می تواند غیرفعال بماند و نرخ خوردگی کمتر از 0.1 میلی متر در سال در محلول های هیدروکسید سدیم بالای 5٪ داشته باشد. اما هرچه دما بالاتر باشد، فیلم غیرفعال پایدارتر است. اچ کردن، آلومینیوم محلول ایجاد می کند که با تولید یون های آلومینات که به فیلم غیرفعال حمله می کنند، خوردگی را تسریع می کند. نرخ خوردگی بدون آلومینیوم 0.2-0.4 میلی متر در سال در دمای 70 درجه سانتی گراد در 10 درصد NaOH است. میزان 0.5-1.0 میلی متر در سال با 10 گرم در لیتر آلومینیوم محلول است. با آلومینیوم در 80 درجه، نرخ 1.0-2.0 میلی متر در سال است. برای غلاف 1.2 میلی متر حداقل ضخامت ساختاری برای مهار فشار حدود 0.5 میلی متر است. نفوذ خوردگی 0.7 میلی متر در 6 ماه با سرعت 1.4 میلی متر در سال. محدودیت شش ماهه جایگزینی زمانی حاصل می شود که ترکیب غلظت سوزآور، دما و محتوای آلومینیوم نرخ خوردگی 1.2-1.8 میلی متر در سال را ایجاد کند.

آستانه های حیاتی عمر سرویس شش ماهه
آزمایش غوطه وری 316 نمونه در محلول های هیدروکسید سدیم با مشخصه آلومینیوم محلول در سرویس حمام اچینگ نشان می دهد که یک دیوار 1.2 میلی متری حداکثر عمر مفید شش ماهه برای ترکیب های زیر از غلظت سوزآور و دمای سطح غلاف دارد.

غلظت هیدروکسید سدیم (وزنی %) آلومینیوم محلول (g/L) دمای حمام انبوه دمای سطح غلاف در 6 وات بر سانتی متر مربع (12 درجه افزایش) نرخ خوردگی مورد انتظار برای کاهش 1.2 میلی متر تا 0.5 میلی متر طول عمر 5% 5 70 درجه 82 - 1.0.7 سال - 0.7 میلی متر. 12 - 22 ماه 5% 10 70 درجه 82 درجه 0.6 - 1.0 میلی‌متر در سال 0.7 - 1.2 سال 8 - 14 ماه 5٪ 15 70 درجه 82 درجه 0.8 - 1.3 میلی‌متر در سال 0.5 - 0.9 سال 6 - 11 ماه 0.9% 0.5 - 11 ماه 0.9 درصد میلی متر در سال 0.8 - 1.4 سال 9 - 17 ماه 8٪ 10 65 درجه 77 درجه 0.8 - 1.3 میلی متر در سال 0.5 - 0.9 سال 6 - 11 ماه 8٪ 15 65 درجه 77 درجه 1.0 - 1.6 میلی متر در سال 0.4 - 0.4 ماه - 0.
10% 5 60 درجه 72 درجه 0.6 - 1.0 میلی‌متر/سال 0.7 - 1.2 سال 8 - 14 ماه
10٪ 10 60 درجه 72 درجه 0.9 - 1.5 میلی متر در سال 0.5 - 0.8 سال 6 - 9 ماه
10% 15 60 درجه 72 درجه 1.2 - 1.9 میلی متر در سال 0.4 - 0.6 سال 5 تا 7 ماه
12% 5 55 درجه 67 درجه 0.8 - 1.3 میلی‌متر/سال 0.5 - 0.9 سال 6 - 11 ماه 12% 10 55 درجه 67 درجه 1.1 - 1.8 میلی‌متر/سال 0.4 - 0.6 سال 5 - 7 ماه
12% 15 55 درجه 67 درجه 1.4 - 2.2 میلی متر در سال 0.3 - 0.5 سال 4 تا 6 ماه
15% 5 50 درجه 62 درجه 1.0 - 1.6 میلی متر در سال 0.4 - 0.7 سال 5 تا 8 ماه
15% 10 50 درجه 62 درجه 1.3 - 2.0 میلی متر در سال 0.4 - 0.5 سال 4 تا 6 ماه
15% 15 50 درجه 62 درجه 1.6 - 2.5 میلی متر در سال 0.3 - 0.4 سال 3 تا 5 ماه
برای یک حمام حکاکی آلومینیومی 10% NaOH با 10 گرم در لیتر آلومینیوم محلول در دمای 60 درجه سانتیگراد با غلاف 1.2 میلی متر در 6 وات بر سانتی متر مربع، دمای سطح غلاف حدود 72 درجه سانتیگراد است. پیش بینی می شود که خوردگی با سرعت 0.9 تا 1.5 میلی متر در هر ماه کاهش یابد تا 5/1 میلی متر در سال ادامه یابد. جایگزینی شش ماهه مناسب است.

برنامه 6 ماهه تعویض پاکت عملیات ایمن
تعویض برای دستیابی به حداقل عمر مفید شش ماه قبل از کاهش دیوار به 0.5 میلی متر ضروری است. حداکثر دمای ایمن هیدروکسید سدیم فله ای برای غلاف 1.2 میلی متری 316 در تراکم های مختلف وات در جدول زیر آورده شده است. مقادیر برای 10 گرم در لیتر آلومینیوم محلول، نماینده حمام های اچینگ است.

چگالی وات (افزایش دما) حداکثر دمای حجیم. 5% NaOH حداکثر دمای حجیم. 8% NaOH حداکثر دمای حجیم. 10% NaOH حداکثر دمای حجیم. 12% NaOH حداکثر دمای حجیم. 15% NaOH
4 وات بر سانتی متر مربع (8 درجه خیز) 74 درجه 68 درجه 62 درجه 57 درجه 52 درجه 6 وات بر سانتی متر مربع (12 درجه خیز) 70 درجه 64 درجه 58 درجه 53 درجه 48 درجه 8 وات بر سانتی متر مربع (16 درجه خیز) 66 درجه 60 درجه 54 درجه 49 درجه سانتی متر مربع 44 درجه 50 درجه 45 درجه 40 درجه
برای حمام حکاکی آلومینیومی، 10% NaOH، دمای حجیم 60 درجه سانتیگراد، 6 وات بر سانتی‌متر 2 (بالای 12 درجه سانتیگراد، سطح 72 درجه سانتیگراد)، حد حجیم ایمن 58 درجه سانتیگراد است. بخاری تا 60 درجه بیش از حد ایمن است و عمر مفید شش ماه تضمین نمی شود. کاهش چگالی وات به 4 وات بر سانتی‌متر مربع (8 درجه افزایش، سطح 68 درجه) محدودیت حجمی ایمن 62 درجه ایجاد می‌کند، بنابراین 60 درجه برای تعویض شش ماهه مناسب است.

تغییرات طراحی برای افزایش عمر بیش از 6 ماه
شرایط حکاکی آلومینیوم ممکن است نیاز به غلاف 1.2 میلی متری 316 داشته باشد و عمر شش ماهه کافی نیست. سه تنظیم ممکن است عمر مفید را افزایش دهد. اولین مورد استفاده از بخاری بلندتر برای به حداقل رساندن چگالی وات است. با کاهش از 6 وات بر سانتی متر مربع به 4 وات بر سانتی متر مربع از رژیم 6 ماهه به رژیم 8{18}}12 ماهه، افزایش دمای سطح از 12 درجه به 8 درجه کاهش می یابد. تغییر دوم تنظیم غلظت آلومینیوم محلول با فیلتراسیون حمام یا جایگزینی جزئی است. کاهش آلومینیوم از 15 گرم در لیتر به 5 گرم در لیتر می تواند نرخ خوردگی را 30 تا 50 درصد کاهش دهد. تغییر سوم شامل استفاده از یک آلیاژ مبتنی بر نیکل مانند آلیاژ 600 یا آلیاژ 825 است. در 10 تا 15 درصد NaOH در 70 درجه با آلومینیوم محلول، این مواد دارای نرخ خوردگی هستند.<0.1 mm/year, increasing the service life to 5–10 years. For long-term use, engineers should specify Alloy 825 for continuous-use aluminium etching baths using 10% NaOH at 65°C. When specifying the heaters for etching bath service, always provide the correct NaOH concentration, bulk temperature, dissolved aluminium level and the intended replacement interval. The six month replacement threshold for a 1.2 mm 316 sheath is a predictable function of these characteristics therefore allowing precise prediction of heater life in aluminium etching procedures.