تجهیزات تمیزکاری الکترولیتی

اطلاعات تجهیزات تمیزکاری الکترولیتی

نمایش تمام سازندگان تجهیزات تمیز کننده الکترولیتی

تجهیزات شستشوی الکترولیتی از الکترولیت ها و جریان اعمال شده برای تمیز کردن جوش ها و سایر سطوح فلزی به صورت الکتروشیمیایی استفاده می کنند. پاک کننده های الکترولیتی با نام های الکتروکلینر، پاک کننده جوش، خطوط ترشی الکترولیتی و سیستم های تمیز کننده الکتروشیمیایی نیز شناخته می شوند. فرآیند الکترولیتی همچنین می تواند سطوح را غیرفعال و صاف (الکتروپلیس) و علامت گذاری کند. الکتروکلینینگ در از بین بردن تغییر رنگ اکسیداسیون حرارتی یا رنگ حرارتی ناشی از جوشکاری یا عملیات حرارتی، فلس های اکسید روی قطعات ریخته گری یا آهنگری، مقیاس معدنی آب سخت، زنگ زدگی، کدر شدن، روغن، موم، گریس، سیالات ماشینکاری، رسوبات کربن، ترکیبات کششی بسیار موثر است. روان کننده های اکستروژن، خنک کننده های آسیاب، ترکیبات صیقل دهنده یا سفت کننده، پوشش ها، رنگ ها، اثر انگشت، ریز فلزی یا swarf، smuts و سایر خاک ها.

مشخصات فنی

سیستم های پاک کننده الکترولیتی از یک سلول الکترولیتی استفاده می کنند. سلول های الکترولیتی از دو الکترود، آند (ترمینال مثبت) و کاتد (ترمینال منفی و محلول الکترولیت رسانای الکتریسیته) تشکیل شده اند. یون های دارای بار منفی و ذرات کلوئیدی از طریق الکترولیت عبور می کنند و به سمت آند مثبت جذب می شوند. اکسیداسیون و آزادسازی اکسیژن در آند اتفاق می افتد (4OH- → 2H2O + O 2 + 4e-). یون های فلزی با بار مثبت از طریق الکترولیت عبور می کنند و به کاتد منفی جذب می شوند. کاهش و تکامل هیدروژن در کاتد اتفاق می افتد (4 H2O + 4e- → 4OH- + 2H 2 ). اکسیدها و فیلم های خوردگی (سولفیدها، کلریدها و غیره) روی قطعه باید در سطح قطعه شکسته شوند و در نتیجه یک عمل تمیز کردن انجام شود. عمل حباب زایی ناشی از آزاد شدن اکسیژن و هیدروژن نیز درجه ای از عملکرد پاک کننده را فراهم می کند.

تمیز کردن الکترولیت معمولاً بر اساس اسید فسفریک یا محلول قلیایی با افزودنی‌هایی برای افزایش رسانایی، کمک‌کننده‌های مرطوب‌کننده، عوامل رفع لخته‌کننده، سیلیکات‌ها (به عنوان بازدارنده خوردگی، امولسیفایر، پپتیزر روغن)، نرم‌کننده‌ها یا نرم‌کننده‌های آب (فسفات‌ها، گلوکونات‌ها و غیره) است. عوامل کیلیت یا جداکننده برای جذب یونهای فلزی محلول (مثلا آلکیل سولفونات یا الکیل اتر الکل) و گاهی ضخیم کننده ها برای افزایش ویسکوزیته. فسفات‌ها و سیلیکات‌ها نیز افزودنی‌های متداول در محصولات الکترولیتی الکتروکلینر فسفاته و سیلیکات هستند. برخی از تولیدکنندگان مواد شیمیایی نسخه‌های بدون سیلیکات و فسفات الکتروکلینرهای خود را ارائه می‌کنند. فولاد، نیکل و آلیاژهای مس با پاک کننده های قلیایی تمیز می شوند. برنج، برنز، روی و قلع و آلیاژهای آلومینیوم بهتر است با استفاده از پاک کننده های قلیایی مهار شده تمیز شوند. محلول‌های قلیایی روغن‌ها، گریس و سایر چربی‌ها را امولسیون می‌کنند در حالی که عمل پاک‌کننده الکتریکی تغییر رنگ حرارتی ناشی از اکسیداسیون، مقیاس اکسید جوش و ریزه‌آهن را حذف می‌کند.

ماده شیمیایی الکتروکلینر انتخاب شده باید دارای قلیائیت کافی برای حل سیلیکات های نامحلول و تمیز کردن فلز در حال پردازش باشد. به عنوان مثال، فولادها در مقایسه با روی و برنج به الکترولیت های قلیایی بالا نیاز دارند. محلول الکترولیت را می توان با غوطه وری، اسپری یا اپلیکاتور روی قطعه اعمال کرد. اپلیکاتورها معمولاً از یک فوم (اسفنج) روی یک هادی فلزی یا یک برس فیبر کربن رسانا تشکیل شده‌اند. همزن اولتراسونیک را می توان برای افزایش عملکرد تمیز کنندگی در پاک کننده های خیساندن الکترولیتی با مخازن غوطه وری اعمال کرد.

منبع تغذیه یا یکسو کننده جریان مستقیم جریان الکتریکی را به سلول های الکترولیتی آندی یا کاتدی می دهد. در برخی از سیستم های تمیز کردن الکترولیتی در حالت تمیز کردن دوره ای- معکوس، یک منبع تغذیه جریان متناوب (AC) یا یک یکسو کننده جریان الکتریکی به سیستم اعمال می کند. با جریان AC یا تمیز کردن دوره ای، الکترودها به عنوان آند و کاتد به جلو و عقب سوئیچ می کنند. معکوس دوره ای ممکن است در 50 درصد مواقع به صورت آندی و 50 درصد به صورت کاتدی عمل کند. برخی از ماشین‌های تمیزکننده الکترولیتی، خطوط تمیزکننده الکترولیتی پیوسته را برای سیم، ورق فلز، نوار، میله یا سایر کالاهای رول آلیاژی مورد استفاده در مجموعه‌ای از حمام‌ها یا محفظه‌های غوطه‌وری الکترولیتی که در آن قطبیت DC از مثبت به منفی بین محفظه‌ها تغییر می‌کند، اجازه می‌دهند. الکتروکلینرهای دستی کوچکتر یا پاک کننده های جوش الکترولیتی عمدتاً از جریان AC برای تمیز کردن استفاده می کنند. سیستم‌های تمیزکننده الکترولیتی اسپری نیز بر روی مواد ورق یا ورق پیوسته استفاده می‌شوند که ممکن است عمر الکترود طولانی‌تر، چگالی جریان بالاتر و مصرف برق کمتری را در مقایسه با سیستم‌های محفظه غوطه‌وری فراهم کند. خطوط تمیز کننده الکترولیتی اغلب شامل یک فرآیند تمیز کردن ثانویه مانند برس زدن چرخشی یا تمیز کردن اولتراسونیک می شود. یک سیستم محفظه غوطه‌وری الکترولیتی می‌تواند به راحتی مبدل‌های تمیزکننده اولتراسونیک را درون محفظه‌ها قرار دهد، که یک مزیت نسبت به خطوط تمیزکننده اسپری الکترولیتی است.

چندین نوع متمایز از فرآیندهای الکتروکلینینگ در دسترس هستند مانند تمیز کردن کاتدی، تمیز کردن آندی، تمیز کردن دوره ای- معکوس و تمیز کردن قطع شده.

گرما در طی فرآیند تمیز کردن الکترولیتی به دلیل گرمایش ژول از جریان و مقاومت در سیستم ایجاد می شود. رسانایی الکترولیت با دما افزایش می یابد تا زمانی که جوش اتفاق بیفتد زیرا حباب ها رسانا نیستند و رسانایی را کاهش می دهند. برای جلوگیری از جوشیدن محلول و حفظ الکترولیت در بالای 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) و زیر 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) در تمیز کردن الکترولیتی بزرگتر به کنترل دمای گرمایش و سرمایش نیاز است. برخی از منابع توصیه می کنند که بین 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) و 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) کار کنید. با این حال، دمای عملیاتی توصیه شده توسط سازنده مواد شیمیایی برای هر محصول پاک کننده الکترولیت متفاوت است. برای مثال، Hubbard-Hall's دمای عملیاتی 60 درجه سانتیگراد تا 91 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت تا 205 درجه فارنهایت) را برای محصول Cleaner 200 PWA خود توصیه می کند . شیمی حمام الکترولیت باید از نظر pH، آلودگی (کلریدها، سولفیدها، تجمع یون‌های فلزی؟ به‌ویژه کروم) نظارت شود و شیمی الکترولیت با افزودنی‌ها در محدوده مجاز تنظیم شود. در نهایت، مواد افزودنی ممکن است موثر نباشند و الکترولیت نیاز به جایگزینی داشته باشد. چگالی جریان و پتانسیل الکترود پارامترهای اضافی هستند که باید در سیستم‌های تمیزکننده الکترولیتی در مقیاس بزرگ بررسی شوند.

دمای عملیاتی بهینه، چگالی جریان و سایر پارامترهای عملیاتی با الکترولیت، نوع فرآیند الکترولیتی و بستر فلزی در حال تمیز کردن متفاوت است. جدول زیر برخی از شرایط عملیاتی معمولی برای فرآیندهای پاکسازی الکتریکی را ارائه می دهد.

 مخزن، مخزن یا مواد محفظه باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند پلی پروپیلن ساخته شده باشند. مواد و گیره های الکترود باید رسانا و مقاوم در برابر خوردگی باشند. گیره های اتصال به زمین غوطه ور در الکترولیت نباید هیچ یونی را آزاد کنند یا قطعه کار را لکه دار کنند.

الکتروپلیشرها با حذف نقطه بالا میکروسکوپی و از طریق فرآیند الکتروشیمیایی با جریان DC اعمال شده، سطوح فلزی را صاف یا صیقل می دهند. فرآیند پولیش الکتریکی ترجیحاً نقاط مرتفع یا قله‌های سطح یک قطعه را حل می‌کند و در نتیجه سطح صاف‌تری ایجاد می‌کند. قطعه کار آند یا الکترود مثبت در مدار الکتریکی است، بنابراین اکسیداسیون، تبدیل یا انحلال فلزات به یون و تشکیل حباب اکسیژن رخ می دهد. یون‌های فلزی مثبت از طریق الکترولیت حرکت می‌کنند و «روکش می‌شوند» یا روی کاتد رسوب می‌کنند. حباب های هیدروژن و کاهش یون ها به فلز در کاتد رخ می دهد.

ماشین های الکترو پولیش از یک الکترولیت حاوی اسید سولفوریک، اسید پرکلریک و/یا اسید فسفریک اغلب در یک محلول یونیزه کننده با اصلاح کننده های ویسکوزیته یا ضخیم کننده ها استفاده می کنند. الکترولیت های قلیایی بر روی فلزات خاصی استفاده می شود. ترکیب خاص بسته به نوع فلز یا آلیاژی که پولیش الکتریکی می شود متفاوت است.

الکتروپلیشرها همچنین عمل کندن سوراخ را انجام می دهند زیرا فرزها نقاط بالایی هستند و ترجیحاً حل می شوند.

تجهیزات غیرفعال سازی از مواد شیمیایی غیرفعال یا فرآیندهای الکتروشیمیایی برای غیرفعال کردن یا کاهش واکنش سطحی برای محافظت از فلز در برابر خوردگی استفاده می کنند. آهن و رسوب اکسید اضافی حاصل از جوشکاری و سایر فرآیندهای حرارتی می تواند منجر به کاهش مقاومت در برابر خوردگی یا شرایط غیر فعال شود. رسوب دادن یک پوشش بی اثر یا رشد یک لایه سطحی اکسید منسجم نیز می تواند سطح را غیرفعال کند. همچنین می توان از الکترو پولیش برای غیرفعال کردن سطح فلز یا آلیاژ با تشکیل یک لایه اکسید محافظ منسجم استفاده کرد.

فرآیندهای الکترولیتی همچنین می‌توانند سطحی را با استفاده از یک استنسیل یا ماسک با الگوی مورد نظر یا حروف قبل از الکترولیز روی سطح قطعه کار علامت‌گذاری یا حکاکی کنند. برخی از تامین‌کنندگان کیت‌های علامت‌گذاری و اچینگ اختیاری و شابلون‌ها را برای تسهیل شناسایی قطعات می‌فروشند. کیت های علامت گذاری اغلب توسط سازندگان پاک کننده های جوش الکترولیتی فروخته می شود.

پاک کننده های جوش الکترولیتی، ماشین های تمیز کننده الکترولیتی قابل حمل با برس یا اپلیکاتور دستی برای تمیز کردن انتخابی و از بین بردن رنگ حرارتی از جوش تمام شده هستند. پاک کننده های جوشکار در مقایسه با روش های جایگزین مانند استفاده از خمیرهای ترشی یا تمیز کردن ساینده سریع تر و دقیق تر هستند. پاک کننده های جوش الکترولیتی مزایای دیگری مانند غیرفعال کردن سطح الکتروشیمیایی و پرداخت الکتروشیمیایی را ارائه می دهند که با روش های جایگزین امکان پذیر نیست. تمیز کردن جوش، پرداخت جوش و غیرفعال سازی جوش مراحل مهمی در عملیات پس از جوشکاری هستند تا اطمینان حاصل شود که جوش تمام شده توسط یک محیط خورنده مورد حمله قرار نگرفته و زودتر از موعد شکست نمی خورد. این امر به ویژه در جوشکاری فولادهای زنگ نزن بسیار مهم است. فولادهای ضد زنگ معمولاً توسط یک لایه نازک و منسجم اکسید کروم محافظت می شوند. فرآیند جوشکاری منجر به کاهش محتوای کروم در سطح یا نواحی می شود که این نواحی را مستعد حملات خورنده می کند. الکتروپولیش یا پاکسازی الکتریکی، کروم سطح را افزایش می دهد که باعث تشکیل فیلم محافظ می شود. پاک کننده های جوش در تمیز کردن جوش های TIG، جوش های MIG، جوش های نقطه ای و جوش های مقاومتی مفید هستند.

امکانات

فرآیندهای تمیز کردن، پرداخت و علامت گذاری الکترولیتی در مقایسه با فناوری های رقابتی مانند تکمیل ساینده، ماشینکاری، ترشی، شستشوی آبی و تمیز کردن با حلال دارای مزایا و معایبی هستند.

مزایای:

• فرآیند تمیز کردن بسیار موثر بر روی طیف گسترده ای از خاک ها و آلاینده های سطحی مانند اکسیداسیون حرارتی ناشی از جوشکاری یا عملیات حرارتی، فلس های اکسید روی قطعات ریخته گری یا آهنگری، مقیاس معدنی آب سخت، زنگ زدگی، کدر شدن، روغن، موم، گریس، سیالات ماشینکاری، سنگ زنی. خنک کننده ها، پوشش ها و رنگ ها.

• تمیز کردن بسیار کامل با حداقل آسیب به سطوح در عملیات تمیز کردن الکتریکی کنترل شده با استفاده از تجهیزات تمیز کننده الکترولیتی و الکترولیت های انتخاب شده از OEM های با کیفیت بالا.

• محلول‌های پاک‌کننده الکترولیت در مقایسه با خمیرهای ترشی تهاجمی، محلول‌های حکاکی و پاک‌کننده‌های حلال شیمیایی، خوش‌خیم‌تر (بدون VOC)، راحت‌تر و سازگارتر با محیط زیست هستند.

• عمل تمیز کردن الکترولیتی در مقایسه با ترشی یا سایر فرآیندهای صرفاً شیمیایی سریعتر است؟ زمان تمیز کردن بین 0.5 تا 10 دقیقه با 1 تا 3 دقیقه معمول است. زمان تمیز کردن سریعتر در چگالی جریان بسیار بالا و پاک کننده های الکتریکی تهاجمی امکان پذیر است.

• بسیاری از الکتروکلینرها و واحدهای تمیز کننده الکترولیتی دارای عملکردهای اضافی هستند مانند:
   

  • پس از تمیز کردن، سطح را به صورت الکتروپلیشی انجام دهید.

  • غیرفعال کردن سطح فلز با حذف فلز یا آهن و ایجاد یک لایه اکسید محافظ منسجم.

  • علامت گذاری یا حکاکی سطوح فلزی با استفاده از شابلون یا ماسک.
     

• در مقایسه با ساینده ها یا ماشین کاری:

  • هیچ خطری برای ایجاد سوختگی سنگ زنی یا گرمای بیش از حد در هنگام سایش وجود ندارد.

  • هیچ خطری برای وارد کردن تنش پسماند کششی به سطح قطعه وجود ندارد، همانطور که ممکن است با سنگ زنی و ماشین کاری اتفاق بیفتد.

معایب:

• تجهیزات تخصصی و الکترولیت مورد نیاز است؟ پاک کننده یا الکتروکلینر الکترولیتی با کیفیت بالا.

• هر نوع آلیاژ خاص نیاز به انتخاب مناسب تجهیزات تمیزکننده الکترولیتی، پارامترهای فرآیند و الکترولیت‌ها دارد که برای جلوگیری از سوختن یا زبری سطح قطعه، نیاز به دانش فرآیند الکتروکلینینگ دارد. 

• ممکن است برای انتخاب الکترولیت ها و پارامترهای صحیح برای آلیاژ به تستر شناسه آلیاژی نیاز باشد.

• مواد مصرفی مورد نیاز:

  • مواد شیمیایی الکترولیت و افزودنی ها؟ مواد شیمیایی مختلف مورد نیاز برای فلزات و فرآیندهای خاص (تمیز کردن و علامت گذاری در مقابل پرداخت).

  • منبع آب دیونیزه یا تصفیه شده

  • محلول های خنثی کننده مورد نیاز برای خنثی سازی باقی مانده های اسیدی.

  • اپلیکاتور یا برس.

  • گیره، الکترود، رول سینک و غیره

• سیستم های تولید بزرگتر یا خطوط تمیز کننده الکترولیتی:

  • به مانیتور (pH، دما) و اتوماسیون برای جابجایی قطعات، استوک فلزی یا وب نیاز دارید.

  • در مقایسه با روش های معمولی تمیز کردن، نیازهای مصرف برق قابل توجهی دارند

• شکنندگی هیدروژن می تواند در تمیز کردن کاتدی رخ دهد، زیرا هیدروژن در کاتد هنگام تمیز کردن فولادهای سخت شده با حرارت الکتریکی تولید می شود. هیدروژن در فولاد پخش می شود. عملیات حرارتی پس از تمیز کردن را می توان برای حذف هیدروژن اعمال کرد، اما اگر این مرحله نادیده گرفته شود، مواد و قطعات ضعیف شده می توانند ایجاد شوند. ممکن است فرآیندهای جایگزین برای فولاد سخت شده توصیه شود.

• هیدروژن، اکسیژن و سایر بخارات تکامل یافته ممکن است به استخراج کننده و تخلیه دود نیاز داشته باشند.

• تشکیل فیلم فلزی در طی فرآیندهای تمیز کردن کاتدی خاص ممکن است رخ دهد.

• زینک زدایی یا اچ بیش از حد اجزای روی.

برنامه های کاربردی  

فولاد ضد زنگ، فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل (Hastelloy® ، Inconel® ) ، کبالت، مس، آلیاژهای مس (برنج، برنز، مس بریلیم)، طلا، نیکل نقره و آلیاژهای مس نیکل ( Monel® ) الکتروپلی شده، الکتروکلین شده و الکترودبر شده اند. 

روش های تمیز کردن و پرداخت الکترولیتی در انواع کاربردهای صنعتی از جمله موارد زیر مهم هستند:

• جوش و اتصالات جوش داده شده - بازیابی انفعال و بهبود ظاهر

• قطعات الکترونیکی (کانکتورها، کنتاکت ها و غیره)

• قطعات مکانیکی (قطعات بلبرینگ، اتصال دهنده ها، سخت افزار، پین ها، و غیره) تمیز کردن، جداسازی و پرداخت

• تمیز کردن قطعات هوافضا

• تمیز کردن قطعات خودرو

• تمیز کردن برد مدار چاپی

• تمیز کردن قبل از آبکاری برای بهبود کیفیت آبکاری فلز

• تمیز کردن قبل از پوشش برای بهبود کیفیت پوشش الکترونیکی (الکتروفورتیک) یا رنگ آمیزی

• ساخت تجهیزات پزشکی و ابزار جراحی

• آزمایشگاه و مطب دندانپزشکی - تمیز کردن و صیقل دادن وسایل دندانی، ارتودنسی، روکش ها و غیره. 

• اجزای جابجایی مواد غذایی و نوشیدنی یا مایعات بهداشتی (شیرآلات فولادی ضد زنگ، اتصالات، قطعات پمپ و غیره)

• جواهرات و قطعات تزئینی

• پیش تصفیه قبل از پرداخت مجدد یا پوشش مجدد؟ حذف پوشش ها، رنگ ها و سایر پرداخت ها را تسهیل می کند. 

استانداردها

• ASTM A380- تمرینی برای تمیز کردن، رسوب زدایی و غیرفعال کردن قطعات، تجهیزات و سیستم های فولادی ضد زنگ

• ASTM B117- تمرین برای کار با دستگاه نمک پاش (مه).

• ASTM B254- تمرین برای آماده سازی و آبکاری روی فولاد ضد زنگ

• ASTM-B322 —99(2014)--راهنمای استاندارد برای تمیز کردن فلزات قبل از آبکاری

• ASTM A967/A967M-13 — مشخصات استاندارد برای عملیات غیرفعال سازی شیمیایی برای قطعات فولادی ضد زنگ

• ASTM B912 - مشخصات استاندارد برای غیرفعال کردن فولادهای زنگ نزن با استفاده از پولیش الکتریکی

• ASTM F86 - روش استاندارد برای آماده سازی سطح و علامت گذاری ایمپلنت های جراحی فلزی

• ISO 15730:2000 - پوشش های فلزی و غیر آلی؟

• SAE AMS1547 - پاک کننده، آندی، الکترولیتی، قلیایی، فولادی، نوع مخزن

• AWS D1.6/D1.6M:2007 —(بخش 5.0 تمیز کردن جوش)؟ کد جوش سازه — فولاد ضد زنگ

• AWS D18.3/D18.3M:2005 — مشخصات جوش مخازن، مخازن، و سایر تجهیزات در کاربردهای بهداشتی (بهداشتی)

• AWS D18.2:2009 — راهنمای جوش سطوح تغییر رنگ در داخل در لوله فولادی ضد زنگ آستنیتی

• DIN 65473 (1991) - هوافضا: چربی زدایی و تمیز کردن الکترولیتی

• NACE 06428 - غیرفعال سازی فولادهای زنگ نزن با نویز الکتروشیمیایی

  منبع

   

• globalspec.com