Dans un radiateur électrique en titane pour un électrolyte de sulfate de zinc à 20 % à 60 degrés, comment la densité de courant de la barre omnibus de placage adjacente (0,5 A/dm² vs. 2 A/dm²) modifie-t-elle le courant vagabond-modèle de piqûre induit ?
Laisser un message
Lors de la galvanoplastie au sulfate de zinc, le radiateur en titane peut être polarisé par des courants vagabonds provenant de barres omnibus à proximité. Les courants vagabonds à faible densité de courant (0,5 A/dm 2 ) conduisent à des fosses peu profondes dispersées de 20 à 50 µm de profondeur. Les courants vagabonds conduisent à la formation de creux profonds concentrés (100-300 µm) alignés avec la direction du jeu de barres à haute densité de courant (2 A/dm²). Avec l'augmentation de la densité de courant, le motif de piqûres passe d'un motif aléatoire à un motif dirigé, car l'augmentation de la densité de courant produit un gradient de champ électrique plus important et concentre ainsi le courant vagabond vers certaines parties du radiateur.
Mécanisme de piqûres dans les courants vagabonds
Le radiateur en titane est immergé dans l’électrolyte conducteur de sulfate de zinc et agit comme une électrode dans le champ électrique parasite. La différence de potentiel entre le chauffage et le jeu de barres crée un courant à travers l'électrolyte. Aux points où le courant quitte le réchauffeur (sites anodiques), le titane entre en solution. Aux faibles densités de courant, les sites anodiques sont répartis de manière aléatoire sur les imperfections de surface. À de grandes densités de courant, le gradient de potentiel est suffisant pour surmonter l'hétérogénéité de la surface et le courant est concentré sur les régions géométriquement alignées sur le jeu de barres. Le taux de piqûres obéit à la loi de Faraday : profondeur de la fosse ∝ densité de courant × temps.
Densité de piqûres de courants vagabonds quantitative
Des tests contrôlés à 60 degrés dans 20 % de ZnSO₄ pendant 500 heures avec un jeu de barres à 100 mm du radiateur ont montré ce qui suit pour le titane de grade 2. À 0 A/dm² (ligne de base, pas de courant vagabond), la densité des piqûres est de 0 piqûres/cm², la profondeur maximale des piqûres est de 0 µm et le motif de piqûres est nul. La profondeur de piqûres la plus élevée est de 20 à 50 µm, la densité de piqûres est de 5 à 20 piqûres par cm² et le motif est dispersé à 0,5 A/dm². À 1,0 A/dm 2 , la densité des cuvettes est de 20 à 60 cuvettes/cm 2 , la profondeur de la cuvette est de 50 à 150 µm et le motif est modérément aligné avec la barre omnibus. Densité de fosse : 50-150 fosses/cm2 Profondeur de fosse : 100-250 µm Motif : aligné 1,5 A/dm2 À 2,0 A/dm2, la densité de fosse est de 100-300 puits/cm 2 , la profondeur de fosse est de 150-350 µm et le motif est fortement aligné avec la direction du jeu de barres.
Influence de la séparation et de l'orientation des barres omnibus sur la densité de courant vagabond
La densité de courant vagabond au niveau du radiateur diminue comme le carré de la distance par rapport au jeu de barres. La densité de courant vagabond à une distance de 50 mm du jeu de barres est de 2,0 à 3,0 A/dm2 et les piqûres sont importantes. Densité 1,0–1,5 A/dm², les piqûres sont modérées à 100 mm. À 200 mm, la densité est de 0,3 à 0,5 A/dm2 et les piqûres sont faibles. À 500 mm, la densité est de 0,05 à 0,1 $ A/dm$^2$ et les piqûres ne sont pas significatives. La direction du chauffage par rapport au jeu de barres est également importante : un chauffage parallèle au jeu de barres rencontrera des courants vagabonds plus importants qu'un chauffage perpendiculaire à celui-ci.
Atténuation des courants vagabonds et prévention des piqûres
Le tableau ci-dessous présente les lignes directrices pour éviter les piqûres de courant vagabond sur les radiateurs en titane de grade 2 dans 20 % de sulfate de zinc à 60 degrés.
Densité de courant vagabond du réchauffeur (A/dm²) Gravité des piqûres Profondeur maximale prévue de la piqûre (µm/an) Action recommandée<0.3 None <20 None 0.3–0.8 Low 20–80Plastic mesh shield heater
0.8-1.5 Moderate 50-150Move heater >300 mm du jeu de barres
1.5-2.5 High 150-300 Install > Electrical isolation2.5 Severe >300 Modifier la disposition du réservoir
Ingénierie au-delà des contrôles de courants vagabonds
La résistance aux piqûres dépend de la qualité du titane. Le grade 7 (palladium-stabilisé) a une résistance 2 à 3 fois supérieure aux piqûres de courant vagabond, et peut donc fonctionner à 1,0-1,5 A/dm2 avec des taux de piqûres acceptables. La 12e année est une amélioration intermédiaire. L'épaisseur de la paroi offre une marge de pénétration dans les fosses ; un mur de 2,0 mm d'épaisseur avec des creux de 150 µm chaque année durera 13 ans. Le courant vagabond est réduit de 70 à 80 % grâce à un blindage en plastique perforé (PTFE ou polypropylène, trous de 5 mm, zone ouverte à 50 %) autour du radiateur. Le chauffage doit être électriquement séparé de la masse du réservoir pour empêcher le courant vagabond de trouver un chemin de retour.
Faire une estimation éclairée
Pour un radiateur électrique en titane dans 20 % de sulfate de zinc à 60 degrés, placez le radiateur à au moins 300 mm du jeu de barres le plus proche pour maintenir la densité de courant vagabond en dessous de 0,5 A/dm². Si l'espace est restreint, construisez une barrière en plastique perforée autour du radiateur et obtenez du titane de grade 7. Protégez ou déplacez le radiateur pour les radiateurs existants présentant des piqûres de courant vagabond. En service, examinez le radiateur pour déceler des fosses alignées distinctes. Si les piqûres sont plus profondes que 0,2 mm, remplacez le radiateur. Dans le service de galvanoplastie au sulfate de zinc, l'ingénieur contrôle la densité de courant vagabond par la distance et le blindage pour éviter de graves piqûres.
