化学处理

防止化学腐蚀

就部件腐蚀而言,化学加工业可以说是最具破坏性的环境。从强酸到焦散,这种产品本身可以在短时间内把传统金属变成废物。

为了确保化学过程的可靠性,工厂设计人员防止其系统中的化学腐蚀是至关重要的。FS Precision拥有50年的经验,为行业提供几乎任何环境中防止化学腐蚀所需的解决方案。我们的抗腐蚀解决方案以精密钛和锆近净铸件的形式出现。

我们具有成本效益的方法和对行业标准一丝不苟的坚持,生产出符合严格标准的铸造部件,确保在最极端的化学加工工业环境中具有最低或零腐蚀的最佳性能。FS Precision已经投入了数年的时间来实现一个具有成本效益的铸造工艺,提供了一个产品与机械强度性能类似,同时实现非凡的耐腐蚀性能。

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下面的文章侧重于钛和锆的独特性质,防止化学腐蚀,以及用于以经济高效的方式提供这些性质的FS精确的过程。将特别注意特定的腐蚀介质,其中FS精密合金实现最大防止化学腐蚀性。

  • 腐蚀类型
  • 电化学腐蚀
  • 点腐蚀
  • 用钛和锆可防止化学腐蚀
  • 氧化钛的多重表面
  • 锆的化学腐蚀
  • 氧化钛和氧化锆之间的差异
  • FS精确靠近净铸造
  • 完成防腐
  • 结论

腐蚀类型

化学加工工业中使用的组件暴露于高度腐蚀性环境的事实应该没有惊喜。人们可能更具体地提出“发生的精确类型的腐蚀,以及设计师如何防御它们?”

电化学腐蚀

电化学腐蚀是一种常见的腐蚀形式,在日常生活和工业规模的操作中都可以观察到。当两种不同的材料在电解质(溶液中的离子)的存在下接近或接近接触时,很可能发生电偶腐蚀。这种腐蚀是由于两种材料之间的电势不同而发生的。具有较高电势的材料称为阴极,它作为一种催化剂,对具有较低电势的材料进行电化学攻击阳极。电子从阳极材料流向阴极。这种电子流动是导致阳极发生化学腐蚀的还原-氧化或氧化还原反应的基础。

在化学加工行业中,当在同一系统内使用不同材料时,电流腐蚀通常是最大的威胁。例如,化学转移管道或管道可以由与它们所连接的歧管和阀的材料不同的材料构成。在这种情况下,可以在可能导致界面腐蚀的两种材料之间存在电位。即使两种材料也会抵抗单独从化学环境直接攻击的情况下,发生这种腐蚀!因此,设计人员必须特别注意研究和预测不同材料之间的可能的电气相互作用,这些材料将彼此靠近。

点腐蚀

点腐蚀是可能对化学处理系统造成损害的另一种化学腐蚀形式。长期暴露于化学物质或直接的物理损害的影响可能最终削弱系统内某一特定部位。一旦这个位置被破坏,高度局部的腐蚀将迅速出现,利用弱点。因此,当降解迁移到材料中,就会形成凹坑,在组件中形成一个小孔。

由于材料的降解主要发生在材料表面下的凹坑内,通常没有明显的迹象表明组件已经受损。

用钛和锆可防止化学腐蚀

那么,FS Precision如何防止化学腐蚀呢?我们的钛和锆铸件具有独特的性能,可以在大多数化学加工应用中持续防止化学腐蚀。这些独特的性能以抗腐蚀氧化层的形式出现,这些氧化层是在还原和氧化过程中产生的氧化还原反应。氧化还原过程是由于金属原子内部的电子和周围接触金属表面的化学介质中的电子之间的电荷不平衡而发生的。

该电荷不平衡使电子从其金属宿主跳跃,以在接触介质内找到平衡。金属原子本身也吸引来自周围介质的原子的电子,以平衡它们各自的电化学电荷,因为这种电子交换发生。氧化还原发生随着电子从一种材料跳到另一个材料;所有时间都在寻求最低能量状态。据说失去电子的材料被氧化,而接收电子的材料减小。通过减少和氧化反应链,可以通过产生稳定材料的中间层来最终实现电化学平衡。

总之,这种材料寻求电平衡的连续过程导致在金属和它们所处的化学环境的界面表面沉积一层薄的、几乎是惰性的氧化层。这一氧化层最终成为金属抗腐蚀的来源。

这种氧化层的精确晶体结构和机械性能因材料而异。以铁为例,通过这一过程形成的表层是典型的氢氧化铁,即“锈”,它是众所周知的柔软、松散和粉末。由于这种锈是如此脆弱,它很容易从母体铁腐蚀,允许重复暴露的基础铁材料和持续的氧化还原变质,如所述。这一永久的过程可能导致严重的材料损失和最终的功能失效。

然而,并非所有氧化物层都像锈一样柔软。钛和氧化锆均表现出显着的机械完整性,因此能够保持对腐蚀的有害影响的相对弹性。为防止在最宽的化学腐蚀方面,FS精密技术通过近净铸件产生钛和锆,以便为工程师提供两种材料的不同优势。必威进不去

氧化钛的多重表面

钛的氧化物提供了一个极端的抗腐蚀范围,从几乎零电阻到几乎不可穿透的保护。钛能形成多种氧化物形式。实际上,钛有三种氧化水平,称为+ 2,+ 3, 和+ 4,每一个表示在氧化过程中失去的电子数。

+2水平的氧化产生一氧化钛(TiO),这是一种在正常工作温度下化学不稳定的化合物。即使有水存在,TiO也是相对不稳定的。在正常操作温度下,TiO很容易溶于大多数酸中。然而,在升高的温度下,可以形成抗化学的,高结晶形式的TiO。这种氧化物的结晶形式具有很强的化学抗性,很少有物质会攻击它,包括热浓氢氧化钠、盐酸和硫酸。

二氧化二钛(TI2O3.) -在+3氧化态下形成-在常温下比TiO稍稳定,但与+4氧化态二氧化钛相比,仍然具有较差的抗腐蚀能力。

二氧化钛(TiO2) -表示钛的+4氧化态-形成时,一个钛原子与溶解氧反应,因为它提供了4个电子在氧化过程中。这是钛最常见和最稳定的氧化形式。TiO2在暴露于周围环境的钛的每一个表面上形成一层坚韧的无光泽的白色薄膜。这种薄膜通常只有0.002英寸厚,具有化学惰性和机械韧性,使钛几乎不受化学加工工业中许多腐蚀性溶液和条件的影响。

这个保护TiO2层在氧气存在下完全自我愈合。在操作期间钛成分损坏或刮擦时,上述氧化还原反应将立即发生,并且新鲜暴露的钛将再次氧化,即时修复其免受化学腐蚀的影响的保护。

而钛最终以TiO的形式2-在各种化学环境中创造和极端水平的耐腐蚀性,形成保护性TiO2层需要游离氧的存在,最常见的形式是O2或含水的解决方案。然而,并不是所有用于化学加工工业的物质都容易含有游离氧。例如,无水溶液不能提供足够的游离氧来生成TiO2。还原酸的水溶液——如氢氟酸——也阻止TiO的形成2。在这样的环境中,钛不是防止化学腐蚀的合适解决方案。

FS Precision为这些环境提供替代解决方案:锆铸件。

锆的化学腐蚀

锆反映了与钛相同的氧化形成以产生二氧化锆(Zro2)。但是,它不限于包含o的环境2或没有3.它们是很常见的氧化剂。相反,锆是少数几种能在没有氧化剂或含有Cl-和S等抑制离子的溶液中形成稳定的氧化结晶结构的材料之一2-通常会破坏氧化过程。

与钛一样,锆的氧化层是高度惰性的,提供锆卓越保护,以防止化学腐蚀。此外,Zro.2是一种优秀的绝缘体,它允许锆在大多数应用中保持高电势。这种绝缘特性的ZrO2使锆能够提供前面讨论的电流腐蚀的优异保护。

虽然钛和氧化锆层都提供出色的化学耐腐蚀性水平,但都具有独特的优点和应用,这些优点和应用程序在化学加工领域中决定了理想的部署。

钛氧化物和锆氧化物的区别

锆和钛的氧化层之间的根本区别在于它们形成的条件。而TiO的形成2仅限于有常见氧化剂的环境,锆就不是这样了。这种差异直接对应于这些材料表现出最佳耐腐蚀性的化学物质的类型。

具体来说,钛最适合于高氧化环境,而锆则理想地用于还原剂或缺乏氧化剂的溶液中。回到关于氧化还原反应的讨论;失去电子的物质被氧化,而接收电子的物质被还原。这一信息揭示了钛的保护性TiO2层的形成是由于钛原子放弃电子并与周围的介质反应。锆的氧化层,相反,形成电子从周围的还原剂。

将这些信息应用于化学加工行业为工程师提供了重要信息,以确保其系统可靠地进行,防止化学腐蚀。例如,涉及卤化物或含卤素材料的方法 - 高度氧化,因此促进了快速的二氧化钛生长。因此,钛几乎免受化学腐蚀,并且是在这种情况下选择的材料。因此,钛是一种理想的解决方案,以防止对氧化剂的化学腐蚀。

化学物质被称为减速器与氧化剂相反,当它们还原-或直接电子到-它们遇到的材料。还原环境是锆防止化学腐蚀的理想操作环境。在不需要任何氧化剂的情况下,锆的氧化物可以轻易地在还原剂中形成。在还原环境中,ZrO2将迅速形成均匀的保护层,该层将继续防止含有氯化氢(HCl)等高度破坏性溶液中的化学腐蚀。

钛和锆的独特优势为化学加工业提供了理想的解决方案组合,使其具有可靠的性能。FS Precision以近净铸件的形式提供了这些解决方案,这是一种具有成本效益的方法,可以减少浪费的加工成本,并最大限度地减少材料报废,同时消除几乎所有化学环境中的化学腐蚀。

FS精确度经济高效的近净铸件

FS Precision通过其近净熔模铸造的钛和锆合金提供优越的抗化学腐蚀能力。我们高度精密的六西格玛生产工艺确保我们的客户获得理想的耐腐蚀解决方案,同时减少浪费和过度加工的成本,否则会导致与加工应用相关的成本上升。

我们的经济高效投资铸造过程始于您的设计 - 在所有复杂性中,通过注塑或3D打印创建精确的蜡拷贝。这被称为a模式。从那里,我们在陶瓷壳中涂抹蜡状图案,随后在基本上烧成窑以除去蜡并加强陶瓷壳。这在模具腔后面呈现在复杂的组件设计的形状。

随着精密模具到位,我们将模具放入超低的真空环境中,并用熔融钛或锆填充。冷却后,陶瓷模具被破坏并从组件铸造中除去。然后,我们使用AMS和/或ASTM规范的一系列额外的投射过程和检查进行了一系列额外的铸造工艺和检查,直到您的演员组件准备好在装运之前获得最终质量检查和认证。

在为严格的化学加工设计部件时,设计工程师最关心的两个主要问题是:1)部件质量和2)严格公差。在FS必威进不去精密技术,我们解决和解决这两个问题。近网选角是我们唯一做的事,而且我们做得很好。我们是AS9100和NADCAP认证,并坚持严格的航空航天铸造规格NORSOK, AMS 4991, AMS T-81915A,和其他几个。

铸件与陶瓷模具分离后,它们通常在极端的温度和压力下放置 - 在称为热等静压(臀部)的过程中,延长15,000 psi,以塌陷任何可能在铸造期间形成的内部空隙。在臀部之后,我们的内部能力化学磨机的钛成分,其中由钛铸件的高温条件产生的硬α-壳层化学除去。我们的化学铣削由我们内部洛克希德马丁认证化学铣削系统进行。

到目前为止,我们的铸造工艺通常允许公差为0.010 " - 0.015 "。这就是为什么我们的过程被称为附近-NET铸造。铸件通常非常接近最终几何形状,但FS精密技术还提供了执行饰面加工的选项,以便在需要时实现更高的精度。必威进不去

在整个铸造项目中,FS精密技术持有通过AMS和类似的检查规范保持极高的质量标准。必威进不去

我们的近净铸造和加工工艺确保了没有时间或不必要的费用被浪费在加工一个坚实的钛块或锆到最终产品。对于我们的许多铸造项目,一个完全加工的版本可能已经开始作为一个100磅的钢坯,然后被加工成一个完成的几何形状,5磅或更少。这些钱都花在了浪费的钛或锆和过度的机械加工上!在FS必威进不去精密技术,我们喜欢说我们把空气放进你的身体里,这样你就不用。

完成防腐

钛和锆的天然耐腐蚀性能与FS Precision的高性价比铸造方法相结合,为化学加工行业的各个方面提供了最佳的解决方案。

钛及其保护性TiO2氧化层的交付准备承担甚至最具破坏性的氧化剂。再生的氧化物屏蔽将坚持牢固的化学暴露,以确保连续可靠的性能。有了FS精密钛的存在,潜在的破坏性化学物质的名单明显减少。钛会从工程师的名单上划掉的化学物质包括:

  • 卤化物
  • 氧化氯化物
  • 纯对苯二甲酸(C6H4(CO.2)H)2) - PTA.
  • 氢溴酸(哈佛商业评论)
  • 硫酸(H2所以4)
  • 磷酸(h3.4)

在行业内将每种化学品与它们各自的产品和工艺相匹配,揭示了钛的广泛用途。例如,硫酸是世界上生产最多的化学品之一,主要用于化肥生产。磷酸也是肥料工业的一种主要化学物质,因为它被发展成合成磷酸盐。PTA因其在生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的作用而广为人知,PET是常用塑料制造中的主要树脂。

这些化学加工行业的这些基板仅瞥见到FS精密铸造钛的区域可能提供完全腐蚀保护。

锆合金为设计人员提供了一种防止强还原剂中化学腐蚀的解决方案。FS Precision通过我们的高性价比工艺提供这种近净铸锆解决方案。请记住,锆的氧化保护膜不受溶解氧的限制,它会保护你的成分免受强酸和其他有害化学物质的影响。在锆最适合使用的化学物质中有:

  • 有机化合物
  • 碱性
  • 过氧化氢(H2O2)
  • 氯化氢(HCl)
  • 丙烯(C.3.H6)
  • 乙烯(C.2H4)

这些化学品揭示了锆在全球化学加工业的几个主要子公司的广泛适用性。例如,丙烯是一种过渡性化学品,用于合成纺织纤维、汽车工业的乙二醇和ABS塑料的生产。氢氧化钠——一种强碱性——是一种高腐蚀性化学物质,广泛应用于造纸工业、肥皂生产、工业清洗应用,以及几乎所有需要强碱性化学物质调节pH值的应用。

结论

FS Precision了解化学加工工程师面临的艰巨任务。从化合物进入一个系统的那一刻起,它们就不断地探测哪怕是最轻微的弱点,以便加以利用。除了潜在的极端化学侵蚀外,系统组件甚至可能在没有任何环境帮助的情况下通过电偶腐蚀相互腐蚀。这些腐蚀机制中的任何一种都可能导致代价高昂的故障。但是,就像它们很容易造成损害一样,这些破坏性的情况也是可以避免的。

必威进不去FS精密技术公司已经开发出了理想的成本效益铸造锆和钛的方法,正是考虑到这些化学加工的挑战。联系我们,我们将从头到尾与您的团队合作,通过我们的高质量,精确控制,近净铸件防止化学腐蚀。

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