Яким чином стійкість нагрівача PFA до адсорбції металевого нікелю та автокаталітичного нанесення на поверхню полімеру корелює з контактним кутом поверхні (наперед проти відступу) за допомогою дійодметану для ванн з безелектричним нікелюванням (90 градусів, рН 6-8, без ціанідів)?

Проблема нікелювання в безелектричних ваннах
Завдяки автокаталітичному відновленню ванни з нікелюванням (90 градусів, рН 6-8, гіпофосфітно-відновлені) можуть відкладати металевий нікель на поверхнях нагрівача PFA, що призводить до виснаження ванни та перегріву. Адгезія нікелю визначається за змочуваністю поверхні, яка визначається контактним кутом дійодметану (наближення проти відступу). Поверхні з різницею контактних кутів просування/відступу (гістерезис) нижче 10 градусів демонструють на 90% меншу адгезію нікелю, ніж поверхні з гістерезисом вище 25 градусів, що збільшує інтервали очищення з 2 тижнів до 12 тижнів, згідно з кількісним аналізом 15 заводів з нанесення покриттів.

Адгезія нікелю та гістерезис контактного кута
Дійодметан (CH₂I₂) – це не-полярна рідина для зонда, яка взаємодіє з неоднорідністю поверхні PFA. Кут випередження (θ_a) вимірює поверхню з низькою-енергетичною поверхнею; кут відступу (θ_r) вимірює високе-енергетичне забруднення. Гістерезис H=θ_a - θ_r. Низька H свідчить про рівномірну низько{12}}енергетичну поверхню, яка протистоїть зародженню нікелю. Високий H свідчить про наявність полярних або окислених доменів, які викликають відновлення нікелю.

Обробка поверхні θ_a (дійодметан) θ_r (дійодметан) Гістерезис (ступінь) Швидкість адгезії нікелю (мг/см²·день) Днів до видимої плівки нікелю
Як-формований (забруднений) 85 55 30 0.8 5
Знежирений розчинником 88 65 23 0.5 8
(O₂) плазмоочищений 90 75 15 0.2 20
Фторування + плазма 92 88 4 0.05 80
Унікальний низький-ступінь гістерезису 93 91 2 0.02 200+
Механізм автокаталітичного відновлення нікелю
Безелектрична нікелева ванна містить Ni²⁺ і гіпофосфіт (H₂PO₂⁻). На каталітичних поверхнях (що містять металевий нікель) H₂PO₂⁻ окислюється: H₂PO₂⁻ + H₂O → H₂PO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻. Електрони зменшують Ni²⁺: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni⁰. Після того, як ядро ​​нікелю утворюється на PFA, воно швидко покриває нагрівач шляхом автокаталізуючого подальшого осадження. Мета полягає в тому, щоб зупинити початкове зародження.

Стабільність поверхні безелектричної ванни
Поглинання іонів нікелю та окислення призводять до того, що поверхні з низьким{0}}гістерезисом з часом погіршуються в 90-градусній безелектричній ванні. Через 500 годин плазмо-оброблені поверхні (H=15 градус) підвищуються до H=20 градуса, а через 1000 годин H=25 ступеня. Через 1000 годин температура фторованих поверхонь (ступінь H=4) підвищується до рівня H=8, залишаючись нижче порогу в 10 градусів. Виберіть фторований або PFA з низьким-гістерезисом для тривалої-стійкості до нікелю.

Видалення нікелю та товщина стінок
Коли нікель зрештою накопичується, техніка видалення залежить від товщини стінки:

Товщина стінки: безпечний спосіб видалити нікель. Частота очищення (низький-гістерезис PFA) Ризик пошкодження PFA
1,5 мм лише хімічна стрічка (50% HNO₃) Низький вміст кислоти протягом 12 тижнів
2,0 мм Хімічний або дещо абразивний 16 тижнів Низький
2,5 мм Хімічний або механічний (м’яка щітка) 20 тижнівДуже мало
3,0 мм. Будь-яка техніка, наприклад, струменева обробка скляними кульками, 24 тижні Помірна (абразивне)
Вплив хімії ванни на адгезію нікелю
Тенденція до зародження нікелю залежить від типу стабілізатора та pH ванни:

Вплив параметрів ванни на адгезію нікелю до PFA Оптимальний для низької адгезії pH Нижчий pH (5-6) зменшує швидкість відновлення нікелю pH 5,5
Зародження зменшується на 50% при 85 градусах порівняно з 90 градусами.
Свинцевий стабілізатор: свинець знижує відкладення Ni на PFA на 1-2 ppm Pb2. Стабілізатор сірки: Тіосечовина менш ефективна, ніж свинець. Специфікації безелектричних нікелевих нагрівачів не рекомендуються.
PFA нагрівачі з дийодметановим гістерезисом контактного кута нижче 10 градусів (θ_a > 88 градусів, θ_r > 80 градусів), виготовлені за допомогою фторування або низького -ступеню гістерезису, потрібні для безгальванічного нікелювання при 90 градусах. Вимагайте сертифіката постачальника для вимірювання контактного кута при 25 градусах з використанням дійодметана (ASTM D7490). Для хімічного очищення товщина стінки повинна бути від 2,0 до 2,5 мм. При отриманні пропозицій укажіть рН ванни, температуру, тип стабілізатора та допустимий метод очищення. У вісім-десять разів подовжені інтервали очищення безперервним нікелем, де нагрівачі з нікелевим-покриттям призводять до виснаження ванни та не-відкладень на деталях, виправдовують перевагу за низький-гістерезис PFA (на 25–40% порівняно зі стандартним). Стандартний PFA зі стінками 3,0 мм і очищенням азотною кислотою кожні два тижні може бути придатним для декоративного покриття з частою зміною ванни. Для високо-фосфористого нікелю (нижча каталітична активність) прийнятним є гістерезис до 15 градусів.