Por favor, forneça uma introdução detalhada sobre o processo de tratamento de superfície de aço inoxidável de grau sanitário

O processo de tratamento de superfície de tubos de aço inoxidável de grau sanitário é a tecnologia central para garantir sua alta limpeza, resistência à corrosão e capacidade de prevenção de poluição. O projeto do seu processo afeta diretamente a aplicabilidade dos tubos em indústrias como farmacêutica, saúde e alimentícia. A seguir está uma análise detalhada a partir das dimensões de classificação do processo, fluxo de processamento, características técnicas, padrões de qualidade, etc.:

1. Objetivos centrais e classificação dos processos de tratamento de superfície

1. Objetivos centrais

Reduzir a rugosidade da superfície (valor Ra): Reduzir os resíduos de meios e locais de adesão de micróbios, idealmente Ra ≤ 0,2 μ m.

Formação de filme passivo: aumenta a resistência à corrosão e previne a lixiviação de íons metálicos (como Fe ³ ⁺).

Eliminar defeitos de superfície, como cordões de solda, arranhões, crostas de óxido, etc., para evitar o acúmulo de sujeira.

2. Explicação detalhada do processo central de tratamento de superfície

1. Polimento mecânico (MP)

Fluxo do processo

Polimento grosso: Use uma roda de britar (80-120 mesh) para remover os salpicaduras de soldagem e a camada de óxido, e nivelar preliminarmente a superfície.

Polimento intermediário: Polir mais a fundo com uma fita abrasiva (180-320 mesh) para eliminar as marcas do polimento grosso, reduzindo o valor de Ra para abaixo de 1,6 μ m.

Polimento fino: Roda de lã + pasta de polimento (600-1000 mesh) polida finamente, o Ra pode chegar a 0,8 μ m.

CARACTERÍSTICAS

Vantagens: Baixo custo de equipamento, adequado para processamento em lote de áreas de solda não críticas; Pode corrigir defeitos macroscópicos na superfície dos tubos.

Limitações: Pertence ao polimento físico e pode causar endurecimento da superfície (distorção da rede cristalina), e é difícil tratar estruturas geométricas complexas (como o interior das curvas); O resíduo da pasta de polimento precisa ser completamente limpo, caso contrário, pode introduzir contaminação orgânica.

Cenários de aplicação

Linhas de enchimento não esterilizadas e dutos de água purificada comuns na indústria de alimentos e bebidas (com requisito de limpeza de ≤ Ra0,8 μ m).

2. Polimento Eletroquímico (EP)

Princípio de processamento

Usando o princípio da dissolução eletroquímica: usando o tubo como ânodo, imergi-lo em um eletrólito (como uma mistura de ácido fosfórico, ácido sulfúrico e ácido crômico) e usar uma corrente elétrica para dissolver preferencialmente as microprotrusões na superfície, alcançando um efeito de nivelamento.

Fluxo de processo

1. Pré-tratamento: Desengraxamento (limpeza alcalina) → Lavagem ácida (ácido nítrico + ácido fluorídrico para remover a camada de óxido).

2. Polimento eletrolítico:

Tensão: 8-20V, Temperatura: 50-80 °C, Tempo: 5-15 minutos.

Controle da composição do eletrólito: A proporção de ácido fosfórico é de 60-70%, o que determina a taxa de polimento; O ácido sulfúrico ajusta a viscosidade, enquanto o ácido crômico aumenta o brilho.

3. Pós-tratamento: Enxaguar com água deionizada → Neutralizar (solução de carbonato de sódio) → Secar.

Parâmetros técnicos e vantagens

Efeito de superfície: Ra pode alcançar 0.2-0.5 μ m, e uma película de passivação uniforme é formada na superfície (o conteúdo de Cr ₂ O3 é 30% maior do que o polimento mecânico).

Vantagens únicas:

Sem tensão mecânica: evita o endurecimento superficial causado pelo polimento tradicional, adequado para tubos de parede fina (espessura da parede ≤ 2mm).

Boa uniformidade: A distribuição de corrente é uniforme, e as paredes internas de peças complexas, como curvas e tee, também podem ser polidas.

Efeito de autoclimpeza: Os produtos dissolvidos sobem na forma de bolhas, reduzindo as impurezas residuais.

Casos de aplicação

Uma linha de produção de vacina mRNA usa tubos de aço inoxidável 316L tratados com EP, e a adesão microbiana superficial é reduzida em mais de 90% em comparação com tubos polidos mecanicamente após testes.

3. Tratamento de passivação

Essência da técnica

Dissolva íons de ferro livres superficiais com reagentes químicos (como solução de ácido nítrico a 60 - 70%) para promover a formação de uma densa película de passivação Cr₂OⅢ (com uma espessura de cerca de 2 - 3nm) na superfície do aço inoxidável, aumentando sua resistência à corrosão.

Fluxo do processo (tomando a passivação com ácido nítrico como exemplo)

1. Pré - limpeza: Enxague com água desionizada para remover manchas de óleo superficiais e detritos metálicos.

Tratamento de passivação:

Temperatura: temperatura ambiente - 50 ℃, tempo: 20 - 60 minutos.

Controle de concentração: Concentração insuficiente de ácido nítrico pode levar a um filme de passivação incompleto, enquanto concentração excessiva pode corroer o substrato.

3. Neutralização e detecção: Ajuste o pH para neutro com água amoniacal e confirme o efeito de passivação por meio do teste de ponto azul (detecção de ferro livre).

Papel chave

Reparo do filme de óxido: O filme de passivação danificado durante a polimento mecânico ou soldagem pode ser regenerado através do tratamento de passivação.

Redução da lixiviação de íons metálicos: Em uma solução ácida com pH = 3, a quantidade de lixiviação de íons Fe de tubos 316L passivados é menor que 0,1ppm.

4. Polimento eletroquímico (ECP)

Diferença do polimento eletrolítico

Otimização do eletrólito: Adição de aditivos de amina orgânica (como etilenodiamina) para suprimir a evolução de hidrogênio e melhorar a precisão do polimento.

Parâmetros de processo mais rigorosos: precisão de controle de tensão ± 0,5V, flutuação de temperatura ≤ 2 ℃ e precisão do tempo até o nível de segundos.

Efeito superficial final

Ra ≤ 0,2μm, A reflectividade da superfície é superior a 85%, aproximando-se do efeito espelho; Adequado para tubos que entram em contato com drogas altamente ativas (como drogas antitumorais) para evitar a adsorção e deterioração da droga.

3. Inspeção de qualidade e padrões após o tratamento superficial

1. Detecção de rugosidade (valor Ra)

Ferramenta de teste: Medidor de rugosidade portátil (como Mitutoyo SJ - 210), meça 3 - 5 pontos ao longo do eixo do tubo, e o valor médio deve atender aos padrões da indústria (como os requisitos da FDA para tubos que entram em contato direto com drogas, Ra ≤ 0,5 μm).

2. Teste de resistência à corrosão

Teste de spray salino: Solução de NaCl a 5%, spray a temperatura constante de 35 ℃ por 240 horas, sem ferrugem na superfície (padrão ISO 9227).

Teste de corrosão intergranular: Imersão em solução aquecida de sulfato de cobre e ácido sulfúrico por 16 horas de acordo com o padrão ASTM A262, dobrar 180° sem rachaduras.

3. Verificação de limpeza

Deteção de COT (Carbono Orgânico Total): conteúdo residual de pasta de polimento ≤ 0,5ppm (padrão da indústria farmacêutica).

Teste microbiano: Passe um cotonete na superfície, e a contagem bacteriana após o cultivo deve ser ≤ 10CFU/100cm².

4. Aplicação combinada de diferentes processos e lógica de seleção da indústria

1. Combinação básica: polimento mecânico + passivação

Cenários aplicáveis: alimentos e bebidas, consumíveis médicos gerais (como tubos externos para soros de infusão).

Vantagem de custo: 30 - 50% mais baixo em custo do que o polimento eletrolítico, mas é importante observar que os riscos do polimento mecânico podem se tornar pontos cegos para a limpeza.

2. Combinação padrão: polimento eletrolítico + passivação

Indústrias típicas: Sistemas de água purificada em fábricas farmacêuticas, dutos de gás em salas de cirurgia de hospitais.

Equilíbrio de custo-benefício: A passivação após o tratamento EP pode melhorar a estabilidade da camada do filme e atender aos requisitos da GMP para "limpeza sem cantos mortos".

3. Combinação de alta qualidade: polimento eletroquímico + passivação + revestimento

Cenários especiais: biorreatores, linhas de produção de medicamentos para terapia genética.

Tecnologia adicional: Em alguns cenários, uma película de PTFE será aplicada após o ECP para reduzir ainda mais a energia superficial (ângulo de contato > 110 °) e prevenir a adsorção de proteínas.

5. A tendência mais avançada da tecnologia de tratamento de superfície

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