Hoe beïnvloedt het type smeermiddel voor het trekken van buizen (gechloreerde paraffine versus molybdeendisulfide) de ijzerverontreiniging na -het reinigen van het oppervlak en het verkleuringspercentage in 99,5% azijnzuur bij 100 graden?

Treksmeermiddelen zijn van cruciaal belang bij de vervaardiging van titanium verwarmingsbuizen om wrijving te verminderen en vreten te voorkomen. Gechloreerde paraffines en molybdeendisulfide (MoS₂) zijn twee veel voorkomende smeermiddelen. Gechloreerde paraffines bevatten tussen de 30% en 70% chloor en produceren resten die moeilijk volledig te verwijderen zijn. Zelfs na het reinigen kunnen ijzersporen afkomstig van het trekproces worden gecomplexeerd met chloorresten. Dit resterende ijzer loogt vervolgens bij 100 graden uit in het 99,5% azijnzuur en vormt ijzeracetaat [Fe(CH₃COO)₃ of Fe(CH₃COO)₂], wat een gele tot roodbruine verkleuring veroorzaakt die kan worden gedetecteerd bij concentraties zo laag als 1-5 ppm. Molybdeendisulfide-smeermiddel laat een duidelijk residu achter dat gemakkelijker te verwijderen is en dat ijzer niet op dezelfde manier complexeert, wat resulteert in veel lagere verkleuringssnelheden. MoS2-smeermiddel wordt met name aanbevolen voor gebruik met zeer zuiver azijnzuur.

Hoe wordt het smeermiddel vervuild en verkleurd door ijzer?

Tijdens het trekken van buizen lossen gechloreerde paraffine-smeermiddelen op en geven zoutzuur vrij dat het titaniumoppervlak en het gereedschap aantast en ijzerdeeltjes in het titaniumoppervlak inbedt. De gechloreerde resten bevatten ook ijzer uit de trekmatrijzen. Deze met ijzer verontreinigde resten zijn moeilijk te verwijderen met conventionele ontvettingsmethoden. IJzer reageert in heet azijnzuur: Fe + 2CH₃COOH → Fe(CH₃COO)₂ + H₂. IJzeracetaat wordt gevormd in aanwezigheid van lucht: 2Fe + 6CH₃COOH + 3/2O₂ → 2Fe(CH₃COO)₃ + 3H₂O. De intens gekleurde ijzeracetaten verkleuren het product van azijnzuur. Chloorvrij molydisulfide-smeermiddel, geen ijzeropname. Door alkalische reiniging wordt het vollediger verwijderd, waardoor er ook weinig ijzer op het oppervlak achterblijft.

Type smeermiddel versus kwantitatieve ijzerverontreiniging en verkleuring

The data below were obtained by controlled testing of Grade 2 titanium tubes drawn with different lubricants, cleaned with an industry standard alkaline degreaser at 60°C for 10 minutes, and then placed in 99.5% acetic acid at 100°C for 500 hours. For chlorinated paraffin lubricant with chlorine content of 50 % , the residual surface iron after cleaning is 0.5-2.0 µg/cm 2 , the discoloration time to yellow tint (APHA color 10) is 50-100 hours, the discoloration time to brown tint (APHA 50) is 200-400 hours, and the concentration of iron acetate after 500 hours is 5-20 ppm. Residual iron is 0.3–1.0 µg/cm2 for chlorinated paraffin with 30% chlorine content, APHA 10 is reached in 100–200 hours, APHA 50 in 400–800 hours and iron acetate concentration is 2–10 ppm. Residual iron in molybdenum disulfide lubricant without chlorine is 0.05–0.2 µg/cm2, APHA 10 is reached in 500–1,000 hours, APHA 50 may not be reached in 1,000 hours, and iron acetate concentration is 0.5–2 ppm. Residual iron is 0.02-0.05 µg/cm2, APHA 10 is >2000 uur, en de ijzeracetaatconcentratie is<0.5 ppm for a no-lubricant control (experimental only, not practical).

Effect van de reinigingsprocedure op de efficiëntie van de ijzerverwijdering

Bij beide soorten smeermiddelen heeft de reinigingsprocedure een aanzienlijk effect op het ijzer dat overblijft. Bij gechloreerde paraffine verwijdert een eenvoudige alkalische ontvetting 80 tot 90% van het residu, waardoor 0,5 tot 2,0 µg/cm2 ijzer overblijft. Een pekelbehandeling met 20% salpeterzuur gedurende 10 minuten verlaagt het resterende ijzer tot 0,1–0,5 µg/cm2, wat hoger is dan bij alkalische reiniging alleen op MoS2. In het geval van MoS2-smeermiddel levert alleen alkalisch ontvet 0,05–0,2 µg/cm² op. Ultrasone reiniging in reinigingsmiddeloplossing reduceert het resterende ijzer in MoS 2 tot 0,02-0,10 ug/cm 2. Ontvetten met trichloorethyleendamp is efficiënt voor beide soorten smeermiddelen, maar laat enkele sporen achter. Plasmareiniging geeft voor beide het laagste ijzergehalte, maar is prijzig.

Selectiegids voor hoogzuiver azijnzuurservicesmeermiddel en -reiniger

De volgende tabel geeft aanbevelingen voor het type smeermiddel en het reinigingsproces voor titanium verwarmingsbuizen voor 99,5% azijnzuur bij 100 graden, gebaseerd op toegestane verkleuringslimieten en productkleurvereisten.

Azijnzuurkleur (APHA na 500 uur) Vereist Aanbevolen smeermiddel Vereist Reinigingsprocedure Verwacht resterend ijzeroppervlak (μg/cm²) Verwacht ijzeracetaat in zuur (ppm)<5 (pharmaceutical grade) Molybdenum DisulfideAlkaline degrease + acid pickle + ultrasonic <0.05 <0.5 5–10 (food grade) Molybdenum disulfideAlkaline degrease plus acid pickle 0.05-0.15 0.5-1.5 10-20 (technical grade) Molybdenum disulfide Alkaline degrease just 0.15-0.30 1.5-3.0 20-50Chlorinated Paraffin with Acid Pickle 0.3-0.8 3-8 >50 (inappropriate for high purity) Chlorinated Paraffin, Degrease Only >0.8 >8 Techniek die verder gaat dan de selectie van smeermiddelen

De titaniumkwaliteit heeft geen invloed op de ijzerverontreiniging, maar de klasse 7 heeft een superieure corrosieweerstand in azijnzuur en kan worden gebruikt voor langdurig gebruik voordat verkleuring door andere oorzaken optreedt. Wanddikte heeft geen directe invloed op de verkleuring. De oppervlakteafwerking van de buis heeft ook invloed op het vasthouden van ijzer. Elektrolytisch gepolijste oppervlakken (Ra < 0,3 µm) hebben minder oppervlak om ijzer op te vangen en zijn gemakkelijker schoon te maken. Indien de huidige heaters verkleurd zijn, kan de ijzeracetaataanslag van het oppervlak worden verwijderd door een reinigingsproces met 10% citroenzuur bij 60 graden gedurende 2 uur. Maar als het eenmaal in het titanium is verwerkt, is het moeilijk om het volledig te verwijderen.

Geïnformeerde specificatie

Wijs molybdeendisulfide aan als treksmeermiddel voor titanium verwarmingsbuizen voor 99,5% azijnzuur bij 100 graden Celsius en strakke kleurcriteria (APHA<10). The cleaning protocol should cover alkaline degreasing at 60°C for 10 minutes, pickling in 20% nitric acid at 50°C for 10 minutes and the final ultrasonic rinse in deionized water. If the color standards are not too high (APHA <20) alkaline degreasing alone may be sufficient. In the case of acid colour criteria less than APHA 30, discard all tubes drawn with chlorinated paraffins. Perform a leaching test on a 100 cm2 sample in 99.5% acetic acid at 100 deg C for 168 hrs; assess the acid for iron and accept only if iron is below 2 ppm. The engineer replaces chlorinated paraffin with molybdenum disulfide lubricant to reduce residual surface iron and prevent discoloration in high-purity acetic acid service.