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Control de pasivados trivalentes

Stephen Roberts de Columbia Chemical analiza formas de controlar mejor las soluciones pasivadas para mejorar la calidad.
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Stephen Roberts

Stephen Roberts es representante de soporte técnico en Columbia Chemical. 

Pregunta: Mi protección contra la corrosión es inconsistente debido a variaciones en la concentración. ¿Cómo puedo controlar la solución de pasivado para mejorar la calidad?

Respuesta: El control de pasivados trivalentes es un enfoque importante debido a los estrictos requisitos de calidad establecidos por los fabricantes de equipos originales (OEM). En el núcleo de cada pasivado trivalente hay cuatro parámetros críticos para el control: concentración, pH, tiempo de inmersión y temperatura. Cada uno de ellos influye en la actividad de pasivado y el rendimiento general.

A continuación se presenta un cuadro que describe brevemente el efecto que tiene cada una de las variables sobre el espesor de la película pasiva. Como puede ver, cuando se aumenta la concentración, la temperatura y, o, el tiempo, aumentará el espesor de la película. De manera similar, si se disminuye el pH, haciendo que la solución pasivada se vuelva más ácida, esto aumentará el espesor general. Por el contrario, a medida que se intercambia cada uno de los parámetros para disminuir la concentración, la temperatura, el tiempo, o aumentar el pH, el espesor total de la capa pasiva será menor.


Esta información tiene implicaciones importantes para la operación del proceso de galvanoplastia, ya que pueden existir ciertas limitaciones dentro de la línea y cada variable puede verse como una palanca que podría ajustarse para impactar o compensar las otras variables. Por ejemplo, si se requiere un tiempo de inmersión bajo, para combatir el tiempo de inmersión reducido que causaría un espesor más bajo, se contrarresta aumentando la concentración o la temperatura, o bajando el pH para aumentar el espesor.

Después de comprender el marco básico de una película pasiva, es fundamental mantener los parámetros con un límite de control superior e inferior. Al abordar específicamente su comentario con respecto a las variaciones inconsistentes en la concentración, el control de esta a menudo se realiza calculando el arrastre para determinar la cantidad de pasivado necesario con el fin de mantener una concentración establecida. Comprender el arrastre en un pasivado trivalente es clave, ya que la mayoría del uso en este se debe al arrastre de la solución. Esto se puede calcular de la siguiente manera:

  • Determine el volumen del tanque.
  • Obtenga una muestra de pasivado recién elaborado o de uno con concentración conocida.
  • Procese una determinada cantidad de barriles/tiempo a través de la solución y extraiga otra muestra.
  • Calcule las tasas de arrastre y adición.

Ejemplo:

Considérese el volumen de tanque de 250 galones de solución de pasivado de trabajo en una línea de barril. Obtenemos una muestra, analizamos la solución y concluimos que la muestra de pasivado tiene una concentración de trabajo del 10.0% por volumen. Luego cronometramos 16 barriles de trabajo procesados ​​a través del pasivado (sin agregar ningún pasivado) y extraemos una muestra. Después de analizar la solución encontramos que la concentración ha caído al 9.2% por volumen. Ahora podemos concluir que, en el transcurso de 16 barriles, el 0.8% en volumen de concentración se arrastró o consumió mediante la pasivación. Una solución de trabajo de 250 galones x 0.8% por volumen = 2 galones de pasivado perdidos a lo largo de 16 barriles. Esto significa que, por cada barril, necesitaríamos agregar aproximadamente 0.125 galones (473 mL) de pasivado. En este ejemplo, asumiendo que un profesional de galvanoplastia de barril extrae 8 barriles por hora y realiza un turno de ocho horas, podemos concluir que extraerán 64 barriles por día. La cantidad de pasivado se calcularía tomando 64 barriles x 0.125 galones

= 8 galones de pasivado necesarios por día.

La tasa de arrastre de pasivado de este tanque se puede determinar mediante el siguiente cálculo:

Galones de pasivado adicionado / Volumen del tanque

* 100 = % de arrastre de pasivado por periodo de tiempo determinado

  • 8 galones / 250 galones * 100 = 3.2% por volumen de arrastre (por día) de pasivado.

En este ejemplo vemos que se pierde un 3.2% en volumen de concentración de pasivado por día. En algunas circunstancias, los operadores pueden realizar una adición al día para mantenerla dentro de un límite de control superior/inferior. Sin embargo, si ciertas especificaciones del OEM indican que las concentraciones deben mantenerse entre 8.0 y 10.0% por volumen para mantener un determinado nivel de calidad, entonces, en este caso, esperar hasta el final del día significa que la concentración bajaría de 10.0% por volumen a 6.8% por volumen, lo que podría dar como resultado fallas de resistencia a la corrosión, problemas de apariencia y, en última instancia, afectaría la calidad de los productos terminados, reflejada en piezas rechazadas o devueltas y aumentaría los costos generales de producción. Esta es, precisamente, la razón por la que calcular la tasa de arrastre y realizar las adiciones apropiadas puede permitirle ayudar a evitar tal escenario.

En cuanto a realizar las adiciones, depender de que cada día las desarrollen los operadores de forma manual es una opción, pero el uso de bombas dosificadoras en un interruptor de contador de barriles procesados se ha vuelto cada vez más popular en la industria actual. Estas bombas medidoras se pueden configurar para bombear el pasivado durante un cierto periodo de tiempo, adelantar procesamientos de barril e incluso tener la capacidad de bombear pasivado y ajustar el pH automáticamente con una configuración de controlador de pH. Esto permite que el operador de galvanoplastia ajuste y controle las velocidades de alimentación de los pasivados, además de asegurar que estén en la concentración óptima para cumplir los requisitos de calidad necesarios. Mantener la concentración en el equilibrio correcto basado en una tasa de arrastre real puede traducirse en ahorros de costos, en disminución de desperdicios de producto y en menos rechazos.

En resumen, cuando se enfatiza en el control de pasivados trivalentes para cumplir y exceder los estándares de calidad, es importante administrar consistentemente los parámetros que impactan el espesor del pasivado (concentración, temperatura, pH y tiempo de inmersión), pero el paso crítico más allá de eso es calcular su tasa de arrastre para mantener adiciones precisas que permitan controlar los rangos de parámetros del pasivado.

Se entiende comúnmente que no todas las partes en un taller de alto volumen serán iguales o producirán una cantidad constante de arrastre cada vez. Sin embargo, realizar esta prueba periódicamente permitirá que la concentración se mantenga en una ventana mucho más precisa, con solo pequeños ajustes necesarios con menos frecuencia.

Aprovechar el conocimiento técnico y el apoyo de su proveedor de productos químicos para ayudarlo a calcular la tasa de arrastre de manera adecuada y configurar las adiciones en su bomba de alimentación puede ser de gran ayuda para establecer un mejor control de su solución de pasivado y hacer de su gerente de calidad una persona mucho más feliz.

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