آیا استفاده از یک پوشش پلاسما{0}}پاشیده شده PFA روی سطح فلزی مقاومت سایشی بهتری نسبت به لوله PFA اکسترود شده دارد؟

در خدمات دوغاب ساینده (معادن، تولید رنگ، جابجایی کاتالیزور) غلاف بخاری PFA در نهایت فرسوده می شود. سختی معمول لوله های PFA اکسترود شده 65-68 Shore D است. نرخ فرسایش 0.1-1.0 میلی متر در سال بسته به سرعت ذرات است. پوشش PFA اسپری شده با پلاسما روی یک بستر فلزی (به عنوان مثال فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ) سختی 70-75 Shore D را نشان می دهد و نرخ فرسایش 40-60٪ در شرایط دوغاب یکسان کاهش می یابد. سختی بیشتر به دلیل سرد شدن سریع قطرات مذاب PFA در حین پاشش پلاسما است که منجر به ایجاد یک ریزساختار بسیار کریستالی و متراکم با کاهش حجم آزاد می شود. با این حال، تخلخل پوشش های پلاسما پاشیده شده (1-5٪) بزرگتر از تخلخل لوله های اکسترود شده است.<0.1%), and harsh chemicals can penetrate them more easily. Plasma-sprayed PFA gives prolonged wear life for abrasive service with mild chemical assault. When permeation is important in aggressive chemical service, extruded PFA is recommended over even the higher erosion.

مقایسه ریزساختار و سختی:
لوله PFA اکسترود شده با اکستروژن مذاب و خنک شدن آهسته به ساختار نیمه کریستالی (45-50٪ کریستالی) با اسفرولیت های 5-15 میکرومتر ساخته می شود. پودر مذاب PFA توسط پلاسمای 3000 درجه اتمیزه می شود و روی یک بستر فلزی رسوب می کند. قطرات با سرعت 10^5-10^6 درجه در ثانیه سرد می شوند که منجر به ساختار لایه ای با کریستالینیتی تا 70% و سختی 70-75 Shore D می شود. (2) لاملاهای ظریف مانع از انتشار شکستگی می شوند. (3) تنش پسماند با خنک کردن سریع ایجاد می شود.

اما ساختار لایه‌ای دارای شکاف‌های بین-صفحه‌ای (تخلخل 1-5%) است. برای ذرات ساینده، مقاومت برشی سطح سخت منجر به کاهش نرخ فرسایش می شود. سوراخ ها انتشار سریع برای نفوذ شیمیایی را فراهم می کنند. یک پوشش پلاسما به ضخامت 1.0 میلی متر می تواند نفوذی معادل 0.2 میلی متر PFA اکسترود شده داشته باشد.

مقایسه مقاومت در برابر سایش (دوغاب شن سیلیس، 2 متر بر ثانیه، 80 درجه)
ضخامت ماده (mm) سختی (Shore D) بلورینگی (%) نرخ فرسایش (mm/year) نرخ نفوذ نسبی حالت معمول شکست
PFA اکسترود شده (استاندارد) 2.0 65-68 45-50 0.30 1.0x (خط پایه) نازک شدن در اثر فرسایش.
PFA اکسترود شده (بالا-Mw) 2.0 66–69 48–52 0.25 0.8x نازک شدن فرسایش
PFA اکسترود شده (بازپخت) 2.0 67–70 55–60 0.20 0.7x نازک شدن فرسایش
PFA اسپری شده با پلاسما (به عنوان اسپری) 1.0 (روی فلز) 70-73 60-65 0.10-0.15 5-10x نفوذ به هسته فلزی
پلاسما اسپری پلاسما درزگیر 1.0 + درزگیر 70-73 60-65 0.10-0.15 1.5-2xخراب شدن درزگیر
پلاسما-پاشیده + ضخامت (2 میلی متر) 2.0 (روی فلز) 70–73 60–65 0.10–0.15 5–۱۰ برابر (منافذ ثابت) فرسایش حجیم پس از منافذ پیوند
پلاسما اسپری شده PFA + فلز پشتیبان (محافظت از هسته) 0.5 (PFA روی هسته فلزی)70-73 60-65 0.10-0.15 N/A (هسته فلزی محافظت شده توسط PFA؟ خیر، هسته فلزی است) خوردگی فلز در صورت خرابی پوشش
اگر آموزش شما شامل داده‌های تا اکتبر 2023 است.
کاربرد بهینه PFA پلاسما اسپری شده عبارت است از:

خدمات غیر شیمیایی با مواد ساینده: شن و ماسه، خاکستر بادی، فرآوری مواد معدنی در دوغاب آب (PH 6-8). افزایش سختی باعث افزایش طول عمر با ضریب 2-3× می شود.

برای سرویس دمای پایین (<100°C): Thermal expansion stress is decreased, which reduces the possibility of coating delamination.

پاشش پلاسما سطوح داخلی لوله ها یا اشکال پیچیده بخاری های کوچک را که در آن اکستروژن غیرممکن است رنگ می کند.

وقتی PFA اکسترود شده برتر است
PFA اکسترود شده همچنان برای موارد زیر ارجح است:

مواد تهاجمی (اسیدها، کلریدها، حلالها) تخلخل کم عبور به هسته فلزی را محدود می کند.

High temperature service (>120 درجه): پوشش های پلاسما پاشیده شده ممکن است به دلیل عدم تطابق انبساط حرارتی لایه لایه شوند (CTE فلز 15-17 ppm/درجه؛ PFA 110-120 ppm/درجه).

Thick walled needs (>2 میلی متر) پلاسما پاشش لایه های ضخیم (2-3 میلی متر) چالش برانگیز و مستعد شکستن است.

بخاری های قابل انعطاف یا قابل حمل: پوشش پلاسما شکننده است و در صورت خم شدن خرد می شود.

پیاده سازی های دنیای واقعی
اگر یک PFA پلاسما-پاشیده شده برای بخاری انتخاب شود:

پوشش مهر و موم: منافذ را با یک لایه نازک (10 تا 20 میکرومتر) از لاک فلوروپلیمر یا PFA آمورف با پوشش غوطه ور پر کنید. این میزان نفوذ را 5-10× کاهش می دهد.

از هسته فلزی مقاوم در برابر خوردگی استفاده کنید: هسته فلزی (به عنوان مثال تیتانیوم) در صورت پیشرفت پوشش باید برای مدت کوتاهی در برابر مواد شیمیایی مقاوم باشد.

نشانگر سایش: بله یک لایه فلزی نازک با ضخامت پوشش 70 درصد تعبیه کنید. هنگامی که این لایه در اثر سایش از بین می رود، شکستگی در تداوم آن نشان می دهد که باید جایگزین شود.

فیلد نمونه
یک تجارت معدنی از بخاری‌های PFA اکسترود شده دیواری 2 میلی‌متری در دوغاب شن سیلیسی 200 میکرومتر و 3 متر بر ثانیه استفاده کرد. بخاری ها قبل از فرسایش 18 ماه دوام آوردند. آنها به PFA اسپری شده پلاسما (1.5 میلی متر روی هسته تیتانیوم، مهر و موم شده با لاک الکل FEP) روی آوردند. عمر فرسایش به 36 ماه (2×) افزایش یافت. هنگامی که منافذ به فلز گسترش یافت، هسته تیتانیوم از شکست جلوگیری کرد. بخاری‌های پلاسما{12}}پاشیده شده 2 برابر گران‌تر هستند (2000 در مقابل 2000 در مقابل 1000)، اما دو برابر بیشتر دوام می‌آورند، بنابراین هزینه چرخه عمر{21} یکسان است. بزرگترین مزیت کاهش زمان توقف بود (1 تغییر در 3 سال در مقابل{25}} تغییر در 1.5 سال).

نتیجه‌گیری: پلاسما{0}}PFA اسپری شده مقاومت سایشی پیشرفته‌تری را برای خدمات شیمیایی خفیف ارائه می‌کند
پوشش‌های PFA اسپری شده پلاسما روی یک بستر فلزی سختی 70{10}}75 Shore D (در مقایسه با 65-68 برای PFA اکسترود شده) نشان می‌دهند و نرخ فرسایش را 40-60 درصد در دوغاب‌های ساینده کاهش می‌دهند. با این حال، پوشش متخلخل (1-5٪) است که منجر به افزایش 5-10× در نفوذ شیمیایی نسبت به PFA اکسترود شده می شود. PFA پلاسما اسپری شده برای خدمات ساینده با مواد شیمیایی ملایم (دوغاب آب، pH خنثی) عمر بخاری را 2 تا 3 برابر افزایش می دهد. برای خدمات شیمیایی شدید (اسیدها، کلریدها)، نفوذپذیری کمتر PFA اکسترود شده مهمتر از مقاومت سایشی ضعیف آن است. بر اساس حالت شکست غالب انتخاب کنید: فرسایش (پلاسما پاشیده شده) یا نفوذ (اکسترود شده). برای عمر طولانی در شرایط سخت، یک ترکیبی را در نظر بگیرید: لوله PFA اکسترود شده با پشتی فلزی، یا یک آستین سایش قابل تعویض روی PFA اکسترود شده. شیمیایی نفوذ است. مکانیکی سایش است. اول غالب را بکش.