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钽蒸气相沉积避免配件和阀门的腐蚀
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钽 制造业和工业加工的驱动力包括化学加工、石油和天然气、制药、半导体、采矿和海洋工业。这些行业通常涉及极端环境和腐蚀性介质，因此需要比通常用于管道、配件、阀门等的标准铜、黄铜、钢和不锈钢更高的特殊部件。 为了应对这些高腐蚀性环境，人们引入了各种特殊合金，包括哈氏合金、钛和锆。它们通常由贵金属或稀有金属制成，这通常使得奇异的合金部件比传统材料更昂贵且更难获得。此外，有时在同一系统中需要不同的合金。随着行业的发展，这些复杂系统对创新解决方案的需求也在增长。 不锈钢配件和阀门上进行钽蒸气相沉积是一种创新的解决方案，既适用于耐腐蚀合金(cras)的最苛刻应用，也适用于特殊合金之间的互换性问题。 详见下图：在75°c的25%盐酸水溶液中对组件进行不同时间的测试。 钽-一种新的可能性 钽元素是一种非常昂贵的稀有金属，具有在这些极端和侵蚀性环境中所需的许多特性。它的熔点为3017°c/5463°f，具有生物惰性，在腐蚀性环境中具有更好的密封性。这是市场上最耐腐蚀的金属，特别适用于酸性、腐蚀性和氧化性环境。钽已经过耐腐蚀性测试，并已被证明在大多数需要使用特殊合金的普通工业介质中具有极强的耐腐蚀性。除氟化物和发烟硫酸外，它在所有酸中都表现良好。例如，在热的酸性氯化物环境中，钽优于c-276、合金22、钛和锆。 美国金属学会钽手册: “钽是已知用途最广的耐腐蚀金属之一。它结合了玻璃的惰性、低碳钢的强度和延展性，以及比玻璃高得多的传热能力。钽相对较高的成本一直是限制其使用的一个因素，但新的制造技术，在化学气相沉积加工设备中使用钽的薄衬里，导致部件具有钽提供的所有耐酸腐蚀性，但成本比全钽结构低得多。”(asm金属手册，第13b卷，2005年) 钽蒸气相沉积工艺 纯钽配件和阀门的成本太高，因此为了利用其理想的性能，通常在标准件上涂覆钽层。然而，一种将钽与传统金属结合的改进方法已经被开发出来。我们艾因斯自主研发的钽蒸气相沉积技术是一种经济高效且交付周期短的钽扩散不锈钢零件新工艺。 使用我们自主研发的钽蒸气相沉积技术，标准不锈钢配件和阀门经过钽处理，与金属形成合金结合。这就在316/316l不锈钢上形成了一层50微米的99.9%纯钽。这种技术提供了许多优于传统涂层和包覆技术的优点。 钽蒸气相沉积技术与传统技术的比较，这种钽蒸气相沉积技术优于其它方法，即涂层或覆层，因为钽嵌入通常为316/316l不锈钢的基底中，在基底和外部钽层之间形成合金区。这与传统涂层形成对比，传统涂层可能由于机械或化学应力而遭受粘附、剥落或剥落问题。 使用钽蒸气相沉积，惰性钽表面不会遭受这些相同的失效机制，因为它是完全嵌入的，而不是涂覆的，并且提供了不可渗透和不可分离的屏障，将衬底与腐蚀性系统流体完全隔离。这使得316/316l不锈钢的成本效益和物理强度与钽的耐腐蚀性相结合。钽蒸气相沉积也与几何形状无关，因此可以处理复杂形状的内外表面，因为这是一种气相技术。这种不可渗透的层只有50微米厚，比安全包覆所需的厚钢板更有优势。 金属的电偶系列。在流体系统中使用的耐腐蚀合金显示在方框区域中。 合金互换性 这项技术最激动人心的应用之一是在使用特殊合金配件和阀门的现有系统中用作可互换的替换部件。钽处理过的零件在市场上被称为可与其他特殊合金互换，这降低了在现有系统中寻找替换零件的难度。 行业标准是避免混合合金以降低电偶腐蚀的可能性，但这并不总是可行或理想的，因为在单一的特殊合金中寻找所有成分的复杂性和成本。仔细的规划和设计考虑可以允许在不会发生电化腐蚀的单一系统中使用不同的金属。 电偶腐蚀-一个关键问题 当电解质溶液导致两种相互接触的不同金属之间的离子迁移，导致一种金属比其他金属腐蚀得更快时，就会发生电偶腐蚀。离子从活性较高(较不昂贵)的金属流向活性较低(较昂贵)的金属，导致活性较高的金属比单独使用时腐蚀得更快，而活性较低的金属腐蚀得更慢。 较不贵重的金属称为阳极，较贵重的金属称为阴极。腐蚀是否发生以及哪种金属被腐蚀取决于金属的相对电极电位，如电偶系列中所述。正如所观察到的，常用的稀有合金聚集在表中的贵金属部分，是阴极。 电偶腐蚀-解决方案 腐蚀主要取决于金属电极电位的差异，以及阳极和阴极的相对表面积。通过考虑所有这些因素，不同的金属和合金可以在系统中使用，而不用担心电偶腐蚀。 首先，金属之间必须有足够大的电极电位差才能发生电化腐蚀。如原电池系列所示，钽和其他稀有合金具有相似的惰性电势，因此形成原电池的可能性很低。 第二，腐蚀取决于阳极和阴极之间的表面积之比。在阳极表面积大于阴极表面积的情况下，腐蚀的可能性降低。由于钽更贵，因此充当阴极，表面积应该最小化。在流体系统中，这可以通过在配件和阀门上使用更贵重的金属钽来实现，而在管道上使用不太贵重的金属或合金。 因此，可以放心地将钽器件插入系统，同时通过使用更具成本效益的管道节省资金，而不会影响安全性或效率。 钽蒸气相沉积接头和阀门的使用是一种创新的解决方案，解决了与使用特殊合金相关的常见问题，即高成本、长交付周期和难以采购这些特殊零件，并最终允许使用最耐腐蚀的市售金属——钽。  |
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