Μια γραμμή επιχρωμίωσης αντικατέστησε έναν θερμαντήρα εμβάπτισης μολύβδου μετά από δέκα χρόνια υπηρεσίας. Ο θερμαντήρας μολύβδου είχε αποδώσει ικανοποιητικά, αλλά ήταν ολοένα και πιο δύσκολο να διατηρηθεί-η επιφάνεια του μολύβδου είχε διαβρωθεί, τα θερμαντικά στοιχεία ήταν εκτεθειμένα σε πολλές περιοχές και η ανταλλακτική επένδυση μολύβδου γινόταν ακριβή και δύσκολα στην πηγή. Η ομάδα συντήρησης άλλαξε σε θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE. Διήρκεσε έξι χρόνια και απαιτούσε λιγότερο συχνό καθάρισμα. Ο διακόπτης δεν αφορούσε μόνο τη διάρκεια ζωής-αφορούσε την ασφάλεια, τη συντήρηση και τη συμμόρφωση με τους κανονισμούς.
Ο μόλυβδος χρησιμοποιείται ως θερμαντικό υλικό εμβάπτισης σε επιχρωμίωση για δεκαετίες. Αντιστέκεται στο χρωμικό οξύ, μεταφέρει τη θερμότητα αρκετά καλά και μπορεί να χυτευθεί ή να διαμορφωθεί σε πολύπλοκα σχήματα. Αλλά ο μόλυβδος έχει σημαντικά μειονεκτήματα: είναι τοξικός, διαβρώνεται σε περιοχές υψηλής-ταχύτητας, μολύνει το λουτρό επιμετάλλωσης και ρυθμίζεται όλο και περισσότερο. Το PTFE αποφεύγει όλα αυτά τα ζητήματα ενώ παρέχει συγκρίσιμη ή καλύτερη διάρκεια ζωής.
Γιατί χρησιμοποιήθηκε μόλυβδος στην επιχρωμίωση
Το χρωμικό οξύ είναι μια ισχυρά οξειδωτική χημεία. Τα περισσότερα μέταλλα διαβρώνονται γρήγορα σε αυτό. Ο μόλυβδος είναι ένα από τα λίγα μέταλλα που ανθίσταται στο χρωμικό οξύ επειδή σχηματίζει ένα προστατευτικό φιλμ χρωμικού μολύβδου στην επιφάνειά του. Αυτή η μεμβράνη είναι σταθερή στις συγκεντρώσεις και τις θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται στη διακοσμητική και σκληρή επιχρωμίωση.
Ο μόλυβδος έχει επίσης καλή θερμική αγωγιμότητα-περίπου 35 W/m·K-που του επιτρέπει να λειτουργεί σε υψηλότερες πυκνότητες watt από το PTFE. Ένας θερμαντήρας μολύβδου μπορεί να είναι πιο συμπαγής και λιγότερο ακριβός από έναν θερμαντήρα PTFE ίδιας ισχύος.
| Ιδιοκτησία | Μόλυβδος | PTFE | Πλεονέκτημα |
|---|---|---|---|
| Θερμική αγωγιμότητα | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | Μόλυβδος |
| Μέγιστη πυκνότητα watt σε χρωμικό οξύ | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Μόλυβδος |
| Αντοχή στο χρωμικό οξύ | Καλή (παθητική ταινία) | Εξοχος | PTFE |
| Τοξικότητα | Ψηλά | Κανένας | PTFE |
| Αντοχή στη διάβρωση | Φτωχός | Καλός | PTFE |
| Μόλυνση μπάνιου | Ιόντα μολύβδου | Κανένας | PTFE |
| Ρυθμιστικό καθεστώς | Περιορισμένος | Απεριόριστος | PTFE |
Σύγκριση ιδιοτήτων για θερμαντήρες εμβάπτισης μολύβδου και PTFE σε επιχρωμίωση
Το πρόβλημα με τη διάβρωση του μολύβδου
Ο μόλυβδος είναι μαλακό μέταλλο. Σε περιοχές με υψηλή ταχύτητα ροής-κοντά σε εκκενώσεις αντλίας, σωλήνες ψεκασμού ή κίνηση του τεμαχίου εργασίας-η επιφάνεια του μολύβδου διαβρώνεται. Η διάβρωση εκθέτει το εσωτερικό θερμαντικό στοιχείο, το οποίο στη συνέχεια διαβρώνεται γρήγορα στο λουτρό χρωμικού οξέος. Ένας θερμαντήρας μολύβδου που φαίνεται άθικτος σε περιοχές χαμηλής-παροχής μπορεί να έχει κανάλια βαθιάς διάβρωσης σε περιοχές υψηλής-ροής.
Τα διαβρωμένα σωματίδια μολύβδου μολύνουν το λουτρό επιμετάλλωσης. Τα ιόντα μολύβδου στο λουτρό χρωμίου μπορούν να συν-εναποτίθενται με το χρώμιο, επηρεάζοντας τις ιδιότητες εναπόθεσης. Στη διακοσμητική επιχρωμίωση, η μόλυνση από μόλυβδο μπορεί να προκαλέσει σκούρες ραβδώσεις ή κακή πρόσφυση. Σε σκληρή επιχρωμίωση, μπορεί να επηρεάσει τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά.
Το PTFE δεν διαβρώνεται στο ρέον χρωμικό οξύ. Το περίβλημα παραμένει ομαλό και άθικτο ακόμα και σε περιοχές υψηλής ταχύτητας. Το πολυμερές δεν είναι μέταλλο, επομένως δεν μολύνει το λουτρό με μεταλλικά ιόντα.
Τοξικότητα και Κανονιστική Συμμόρφωση
Ο μόλυβδος είναι ένα τοξικό βαρύ μέταλλο. Ρυθμίζεται στις περισσότερες βιομηχανικές χώρες και η χρήση του στον εξοπλισμό επιμετάλλωσης περιορίζεται ολοένα και περισσότερο. Οι κανονισμοί REACH της Ευρωπαϊκής Ένωσης περιορίζουν τον μόλυβδο σε πολλές εφαρμογές. Ο OSHA στις Ηνωμένες Πολιτείες θέτει αυστηρά όρια έκθεσης για τον μόλυβδο στο χώρο εργασίας.
Ένας θερμαντήρας εμβάπτισης μολύβδου σε μια δεξαμενή επιχρωμίωσης παρουσιάζει αρκετούς κινδύνους. Η επιφάνεια του μολύβδου μπορεί να έρθει σε επαφή κατά τη διάρκεια της συντήρησης, εκθέτοντας τους εργαζόμενους σε μόλυβδο. Ο μόλυβδος μπορεί να μολύνει το λουτρό, τα τεμάχια εργασίας και τη ροή απορριμμάτων. Η απόρριψη ενός χαλασμένου θερμαντήρα μολύβδου ρυθμίζεται ως επικίνδυνο απόβλητο.
Το PTFE είναι μη-τοξικό και μη ρυθμιζόμενο. Δεν εκθέτει τους εργαζόμενους σε επικίνδυνα υλικά, δεν μολύνει το μπάνιο και μπορεί να απορριφθεί ως συνηθισμένα βιομηχανικά απόβλητα. Το ρυθμιστικό βάρος του μολύβδου εξαλείφεται.
Μεταφορά θερμότητας και πυκνότητα Watt
Η υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα του μολύβδου του επιτρέπει να λειτουργεί σε υψηλότερες πυκνότητες watt από το PTFE. Ένας θερμαντήρας μολύβδου μπορεί να παρέχει την ίδια ισχύ σε μικρότερη συσκευασία. Σε δεξαμενές με περιορισμένο χώρο θέρμανσης, αυτό μπορεί να είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα.
Η χαμηλότερη πυκνότητα watt του PTFE σημαίνει ότι απαιτείται μεγαλύτερη επιφάνεια για την ίδια ισχύ. Ένας θερμαντήρας PTFE 6 kW στα 1,2 W/cm² απαιτεί 5.000 cm² επιφάνειας-περίπου τρεις έως τέσσερις φορές την επιφάνεια ενός θερμαντήρα μολύβδου ίδιας ισχύος. Σε μεγάλες δεξαμενές επιχρωμίωσης, ο πρόσθετος χώρος είναι συνήθως διαθέσιμος. Σε συμπαγείς δεξαμενές, μπορεί να μην είναι.
| Παράμετρος | Θερμαντήρας μολύβδου | Θερμαντήρας PTFE | Σημειώσεις |
|---|---|---|---|
| Πυκνότητα Watt | 3–5 W/cm² | 1,0–1,5 W/cm² | Ο μόλυβδος είναι πιο συμπαγής |
| Επιφάνεια για 6 kW | 1.200–2.000 cm² | 4.000–6.000 cm² | Το PTFE απαιτεί περισσότερο χώρο |
| Χρόνος θέρμανσης- | Γρήγορα | Μέτριος | Ο μόλυβδος ανταποκρίνεται πιο γρήγορα |
| Έλεγχος θερμοκρασίας | Καλός | Καλός | Συγκρίσιμος |
| Διάρκεια ζωής | 8-12 ετών | 5-8 ετών | Ο μόλυβδος διαρκεί περισσότερο εάν δεν διαβρωθεί |
| Συντήρηση | Συχνός καθαρισμός, επισκευή διάβρωσης | Περιοδική αφαλάτωση | Το PTFE απαιτεί λιγότερη συντήρηση |
Σύγκριση απόδοσης για θερμαντήρες μολύβδου και PTFE σε επιχρωμίωση
Όταν το PTFE είναι η καλύτερη επιλογή
Το PTFE είναι η καλύτερη επιλογή για τις περισσότερες εφαρμογές επιχρωμίωσης. Εξαλείφει την τοξικότητα του μολύβδου και τα ρυθμιστικά ζητήματα, αντιστέκεται στη διάβρωση, δεν μολύνει το μπάνιο και απαιτεί λιγότερη συντήρηση. Η χαμηλότερη πυκνότητά του σε watt απαιτεί μεγαλύτερη επιφάνεια, αλλά οι περισσότερες δεξαμενές επιχρωμίωσης έχουν επαρκή χώρο.
Το PTFE είναι ιδιαίτερα πλεονεκτικό σε περιοχές υψηλής-ροής όπου διαβρώνεται ο μόλυβδος, σε δεξαμενές όπου η καθαρότητα του μπάνιου είναι κρίσιμη και σε εγκαταστάσεις που υπόκεινται σε κανονισμούς μολύβδου.
Πότε μπορεί να εξεταστεί ακόμη το μόλυβδο
Το μόλυβδο μπορεί ακόμα να ληφθεί υπόψη σε εφαρμογές όπου ο χώρος του θερμαντήρα είναι εξαιρετικά περιορισμένος και η μεγαλύτερη πυκνότητα μολύβδου σε watt είναι απαραίτητη για να χωρέσει στην απαιτούμενη ισχύ. Μπορεί επίσης να εξεταστεί όταν το αρχικό κόστος είναι ο κυρίαρχος παράγοντας και το ρυθμιστικό βάρος είναι διαχειρίσιμο.
Ωστόσο, η τάση στον κλάδο είναι μακριά από το μόλυβδο. Η ρυθμιστική πίεση, οι ανησυχίες για την ασφάλεια και η διαθεσιμότητα PTFE και άλλων εναλλακτικών λύσεων απομακρύνουν το μόλυβδο από την επιχρωμίωση.
Όταν κανένα υλικό δεν ταιριάζει στην εφαρμογή
Ορισμένες εφαρμογές επιχρωμίωσης απαιτούν πυκνότητες watt ή δυνατότητες θερμοκρασίας που ούτε ο μόλυβδος ούτε το PTFE μπορούν να προσφέρουν. Σε αυτές τις περιπτώσεις, μπορεί να ληφθεί υπόψη το καρβίδιο του πυριτίου ή το τιτάνιο, αν και και τα δύο έχουν περιορισμούς στην υπηρεσία του χρωμικού οξέος. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με χαμηλή πυκνότητα watt, μεγάλη επιφάνεια και συμπαγή σχεδιασμό πολλαπλών-περασμάτων αντιμετωπίζει εφαρμογές όπου ο χώρος είναι περιορισμένος και το μόλυβδο δεν είναι αποδεκτό. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τη χημεία του μπάνιου, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τις διαστάσεις της δεξαμενής και την απαιτούμενη ισχύ.
