Galvaninio dengimo ir paviršiaus apdorojimo pramonėje laidžių medžiagų pasirinkimas tiesiogiai veikia dengimo kokybę, energijos sąnaudas ir įrangos eksploatavimo trukmę. Kaip funkcinė kompozitinė medžiaga, sujungianti puikų vario laidumą ir puikų titano atsparumą korozijai, titano -kompozitiniai strypai (paprastai žinomi kaip titano -plakuotas varias) tapo pagrindine šiuolaikinių galvanizavimo bako metalo anodų sistemų sudedamąja dalimi. Šiame straipsnyje bus analizuojami techniniai titano -vario kompozicinių strypų pranašumai ir iššūkiai, kuriuos reikia įveikti juos naudojant, pradedant nuo faktinių galvanizavimo bakų naudojimo sąlygų.
I. Kas yra titano{1}}kompozitinis strypas?
Titano -kompozitiniai variniai strypai yra kompozicinės medžiagos, pagamintos padengiant vario strypą (paprastai T2 varį arba deguonies -neturintį varį) tam tikro storio gryno titano sluoksniu (pvz., ZTA1 arba ZTA2), naudojant sprogstamąjį + valcavimą, karštą ekstruziją arba pažangius karšto valcavimo kompozitinius procesus. Tai nėra paprastas mechaninis sujungimas, o metalurginė jungtis, kuri glaudžiai sujungia du metalus struktūriniu „odos -apvyniojimo-kūnu“ būdu, užtikrinant aukštą vario šerdies laidumą ir naudojant išorinio titano sluoksnio pasyvumo savybes, apsaugančias nuo korozijos.
II. Galvanizavimo bako naudojimo sąlygos: atšiauri "elektro-šiluma-cheminė" trijų-matmenų aplinka
Galvaninio dengimo bakai yra tipiškiausias ir plačiausiai naudojamas titano -kompozitinių varinių strypų pagrindinio taikymo scenarijus. Šioje aplinkoje laidūs strypai susiduria su keliais rimtais iššūkiais:
**Labai ėsdinanti elektrolitų aplinka:** galvanizavimo tirpaluose paprastai yra sieros rūgšties, druskos rūgšties, chromo rūgšties arba įvairių labai korozinių druskų, kurios itin ėsdina įprastus metalus. Įprastos varinės šynos, tiesiogiai veikiamos dengimo tirpalu, greitai korozijos ir ištirps, ne tik užteršdamos dengimo tirpalą, bet ir sumažindamos laidų skerspjūvį ir stipriai generuodamos šilumą.
**Didelio srovės tankio guolis:** kaip anodo laidus strypas, titano{0}}kompozitinis vario strypas turi išlaikyti tūkstančius ar net dešimtis tūkstančių amperų nuolatinės srovės. Pagal Ohmo dėsnį, laidžios medžiagos savitoji varža tiesiogiai veikia bako įtampą ir energijos sąnaudas.
**Lydintoji deguonies/chloro evoliucijos reakcija:** Netirpaus anolito galvanizavimo metu iš anodo paviršiaus išsiskiria deguonis (rūgštiniuose dengimo tirpaluose) arba chloras (chlorido sistemose). Šios besikuriančios dujos pasižymi itin stipriomis oksidacinėmis savybėmis, sukeldamos stiprią cheminę elektrodų medžiagų koroziją.
Terminis ciklas ir terminis įtempimas: galvanizavimo procesai dažnai apima vonios temperatūros padidėjimą arba pertrūkį gaminimą, todėl laidus strypas turi atlaikyti pasikartojantį šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą be sąsajos atskyrimo.
III. Pagrindiniai titano{1}}varinių kompozitinių strypų privalumai galvanizavimo voniose
Esant tokioms atšiaurioms sąlygoms, titano{0}}kompozitiniai strypai pasižymi visapusišku našumu, neprilygstamam tradicinėms medžiagoms:
„Išorinis apvalkalas“ - Atsparus korozijai, apsaugantis substratą: išorinė titano plėvelė tiesiogiai liečiasi su ėsdinančiais elektrolitais ir išskiria stiprias oksiduojančias dujas. Ant titano paviršiaus greitai susidaro tanki, tvirta oksido plėvelė (TiO₂), kuri daugelyje galvanizavimo tirpalų yra pasyvi, taip apsaugodama vidinę vario šerdį nuo korozijos, kaip šarvai. Tai pailgina titano -vario kompozito strypų tarnavimo laiką daugiau nei 10 kartų, palyginti su įprastais variniais elektrodais.
„Vidinė šerdis“ - Didelis laidumas, energijos taupymas ir sunaudojimo mažinimas: vario laidumas yra daug didesnis nei titano. Kompozitiniai titano -vario strypai, kurių pagrindinė medžiaga yra labai laidus varis, užtikrina srovės perdavimą itin mažais nuostoliais. Aukštos-kokybės kompozitinių strypų mikrovarža gali būti net 7,77 × 10⁻⁶ Ω, efektyviai sumažinant energijos nuostolius ir išvengiant padidėjusios vonios temperatūros bei aušinimo išlaidų dėl laidžiojo strypo šildymo.
Stiprumas ir struktūrinis stabilumas: Kompozitiniai strypai sujungia vario tvirtumą ir titano stiprumą. Jų takumo riba gali siekti daugiau nei 128 MPa, o tempiamasis šlyties stipris gali siekti 180–260 MPa, kurio pakanka sunkioms anodo plokštėms ar titano krepšeliams palaikyti ir struktūriniam stabilumui palaikyti maišant tirpalą arba kratant ruošinį.
Sumažėjęs užterštumas ir geresnė dangos kokybė: Kadangi titano sluoksnis nėra korozijos būdu, vario jonų patekimo į dengimo vonią ir išstūmimo reakcijų arba priemaišų metalo užteršimo galimybė iš esmės pašalinama. Tai labai svarbu norint užtikrinti dangos sukibimą, grynumą ir spalvą.
IV. Taikymo iššūkiai ir atsakomosios priemonės
Nepaisant puikaus titano-vario kompozito strypų našumo, norint užtikrinti optimalų našumą, vis dar reikia išspręsti šiuos techninius iššūkius, susijusius su praktiškomis galvanizavimo voniomis:
**Sąsajų klijavimo kokybės iššūkis**
Iššūkis: dėl netinkamų gamybos procesų (pvz., ankstyvas, paprastas mechaninis padengimas) gali atsirasti tarpų arba nepakankamas sukibimas tarp titano sluoksnio ir vario šerdies. Esant stipriam srovės poveikiui arba šiluminiam ciklui, sąsajos varža padidės ir netgi gali atsirasti delaminacija, dėl kurios gali atsirasti vietinis perkaitimas arba laidumo sutrikimas.
**Sprendimas:** norint pasiekti metalurginį sujungimą, labai svarbu naudoti sprogstamąjį + valcavimą arba šiuo metu įprastą karšto valcavimo sudėtinį procesą. Nacionalinio standarto GB/T 12769 peržiūroje buvo aiškiai įtrauktas karšto valcavimo metodas, siekiant užtikrinti, kad sąsajos šlyties stiprumas atitiktų standartus. Kai vartotojas priima, sudėtinė kokybė gali būti patvirtinta atliekant ultragarso testavimą arba apdirbimo patikrinimą.
**Laidžių kontaktinių taškų projektavimas**
Iššūkis: pats titanas turi prastą laidumą. Jei sąlyčio taške tarp titano -kompozitinio titano strypo ir maitinimo šaltinio vario šynos vis dar naudojamas tiesioginis titano-vario kontaktas (pvz., plokštuminis kontaktas), dėl per didelio kontaktinio pasipriešinimo jis yra labai jautrus titano sluoksnio perkaitimui, lankui ir net nudegimui.
Sprendimas: paprastai rekomenduojama nuimti titano sluoksnį nuo titano -vario kompozitinio strypo jungties galo, kad būtų atskleista vidinė vario šerdis, kad būtų galima tiesiogiai sujungti varį-su -variu ir užtikrinti sklandų laidumą. Srovės tankis ties kabliu taip pat turi būti reguliuojamas priimtinu diapazonu (pvz., mažesnis arba lygus 0,26 A/cm²), kad būtų išvengta perkaitimo.
Titano sluoksnio pažeidimai ir taisymas
Iššūkis: aštrūs įrankiai gali subraižyti titano sluoksnį anodo pakrovimo / iškrovimo arba bako valymo metu. Pažeidus titano sluoksnį, koroziniai skysčiai prasiskverbs į vario pagrindą ir koroziją sukels vietinį titano sluoksnio išsiplėtimą, išsipūtimą ar net įtrūkimą.
Sprendimas: Eksploatacijos metu reikia būti atsargiems ir reguliariai tikrinti kompozitinio strypo paviršių. Esant nedideliems pažeidimams, sandarinimui galima naudoti titano suvirinimą; jei žala rimta, būtina pakeisti.
Tvirtai priglunda su anodo medžiaga
Iššūkis: titano{0}}kompozitinis strypas paprastai įkišamas į titano krepšį arba pakabą kaip laidus skersinis sija. Jei kontaktas nėra sandarus, titano -vario kompozicinio strypo paviršiaus potencialas smarkiai padidės, todėl sustiprės deguonies ir chloro išsiskyrimo reakcija. Tai savo ruožtu korozuoja titano krepšelio kabliuką ir kompozicinio strypo paviršių bei pagreitina oksidacinį priedų skilimą.
Sprendimas: įsitikinkite, kad titano -vario kompozicinis strypas ir titano krepšelio galvutė arba kabliukas liečiasi su paviršiumi ir yra tvirtai suspausti. Jei reikia, galima suprojektuoti lanksčią jungties konstrukciją.
V. Pramonės tendencijos ir technologijų perspektyvos
Didėjant energijos taupymo, aplinkos apsaugos ir tikslaus dengimo reikalavimams galvanizavimo pramonėje, titano -kompozitiniai variniai strypai vis labiau naudojami. Viena vertus, peržiūrėjus standartinį GB/T 12769, buvo pridėta įvairesnių skerspjūvio formų (pvz., stačiakampio ir plokščio) ir naujų titano -vario-plieno trijų-sluoksnių kompozicinių strypų, padidinant stiprumą ir taupant varį pridedant plieninę šerdį. Kita vertus, atsižvelgiant į skirtingų dengimo tipų (pvz., kieto chromavimo, cinkavimo ir nikeliavimo) korozijos charakteristikas, buvo sukurti sudėtiniai produktai, tokie kaip nikeliu{9}}plakuotas varis ir cirkoniu{10}}plakuotas varis, kad atitiktų reiklesnę terpės aplinką.
Apibendrinant, pakeitimas nuo įprastų varinių šynų prie titano{0}}vario kompozito strypų yra ne tik paprastas medžiagos pakeitimas, bet ir svarbus žingsnis siekiant padidinti galvanizavimo įrangą, siekiant didesnio efektyvumo, ilgesnės eksploatacijos ir ekologiškesnio veikimo. Kompozitiniai titano -vario strypai, turintys tvirtumo ir lankstumo derinį, puikiai subalansuoja pagrindinį laidumo ir atsparumo korozijai prieštaravimą. Ateityje galvanizavimo ir hidrometalurginėje įrangoje, kai kompozitiniai procesai bręsta ir tampa vis labiau standartizuoti, titano -kompozitiniai strypai ir toliau bus metalo anodų „stuburas“, atlaikantys didelių srovių svorį, atsparūs korozinėms terpėms ir užtikrinantys aukštos kokybės paviršiaus apdorojimo procesų stabilumą.
Kontaktinė informacija:
Tel.: +86-0917- 3664600
WhatsApp: +8618791798690
El. paštas:sales@tmsalloy.com
tina@tmsalloy.com
