管引き潤滑剤の種類 (塩素化パラフィンと二硫化モリブデン) は、洗浄後の表面の鉄汚染と 100 度の 99.5% 酢酸中での変色率にどのように影響しますか?{1}

引抜潤滑剤は、摩擦を軽減しかじりを防ぐためにチタンヒーターチューブの製造において重要です。塩素化パラフィンと二硫化モリブデン (MoS₂) は 2 つの一般的な潤滑剤です。塩素化パラフィンには 30% ～ 70% の塩素が含まれており、完全に除去するのが難しい残留物が生成されます。洗浄後でも、絞り加工で生じた鉄の痕跡が塩素化残留物と複合体を形成する可能性があります。この残留鉄は 100 度で 99.5% 酢酸に浸出して酢酸鉄 [Fe(CH₃COO)₃ または Fe(CH₃COO)₂] を形成し、これが黄色から赤褐色の変色を引き起こし、1 ～ 5 ppm という低い濃度でも検出できます。二硫化モリブデン潤滑剤は、除去しやすい明確な残留物を残し、同じ方法でアイロンを複合化しないため、変色率が大幅に低くなります。 MoS2 潤滑剤は、高純度酢酸のサービスに特に推奨されます。

潤滑油は鉄によってどのように汚染され、変色するのでしょうか

管の引き抜き中、塩素化パラフィン潤滑剤が溶解して塩酸を放出します。塩酸はチタンの表面や工具を攻撃し、鉄の粒子をチタンの表面に埋め込みます。塩素化残留物には、絞りダイスからの鉄も含まれています。これらの鉄で汚染された残留物は、従来の脱脂方法では除去するのが困難です。鉄は熱酢酸中で反応します: Fe+ 2CH₃COOH → Fe(CH₃COO)₂ + H₂。酢酸第二鉄は空気の存在下で生成します: 2Fe + 6CH₃COOH + 3/2O₂ → 2Fe(CH₃COO)₃ + 3H₂O。濃い色の酢酸鉄は酢酸生成物を変色させます。塩素を含まない二硫化モリブデン潤滑剤、鉄のピックアップなし。アルカリ洗浄の方がより完全に除去でき、表面に鉄分もほとんど残りません。

潤滑剤の種類と鉄分の汚染および変色の量

The data below were obtained by controlled testing of Grade 2 titanium tubes drawn with different lubricants, cleaned with an industry standard alkaline degreaser at 60°C for 10 minutes, and then placed in 99.5% acetic acid at 100°C for 500 hours. For chlorinated paraffin lubricant with chlorine content of 50 % , the residual surface iron after cleaning is 0.5-2.0 µg/cm 2 , the discoloration time to yellow tint (APHA color 10) is 50-100 hours, the discoloration time to brown tint (APHA 50) is 200-400 hours, and the concentration of iron acetate after 500 hours is 5-20 ppm. Residual iron is 0.3–1.0 µg/cm2 for chlorinated paraffin with 30% chlorine content, APHA 10 is reached in 100–200 hours, APHA 50 in 400–800 hours and iron acetate concentration is 2–10 ppm. Residual iron in molybdenum disulfide lubricant without chlorine is 0.05–0.2 µg/cm2, APHA 10 is reached in 500–1,000 hours, APHA 50 may not be reached in 1,000 hours, and iron acetate concentration is 0.5–2 ppm. Residual iron is 0.02-0.05 µg/cm2, APHA 10 is >2000時間で酢酸鉄濃度は<0.5 ppm for a no-lubricant control (experimental only, not practical).

洗浄手順が鉄除去効率に及ぼす影響

どちらのタイプの潤滑剤でも、洗浄手順は残留する鉄に大きな影響を与えます。塩素化パラフィンの場合、単純なアルカリ性脱脂洗浄により残留物の 80 ～ 90% が除去され、0.5 ～ 2.0 μg/cm2 の鉄が残ります。 20% 硝酸で 10 分間酸洗いすると、残留鉄は 0.1 ～ 0.5 μg/cm2 に減少しますが、これは MoS2 のアルカリ洗浄のみの場合よりも高くなります。 MoS2 潤滑剤の場合、アルカリ性脱脂剤のみが 0.05 ～ 0.2 µg/cm² を提供します。洗剤溶液で超音波洗浄すると、MoS 2 中の残留鉄が 0.02 ～ 0.10 ug/cm 2 に減少します。トリクロロエチレン蒸気脱脂はどちらのタイプの潤滑剤にも効果的ですが、微量の残留物が残ります。プラズマ洗浄では、どちらの鉄含有量も最も低くなりますが、高価です。

高純度酢酸サービス潤滑剤およびクリーナーの選択ガイド

次の表は、変色の許容限度と製品の色の要件に基づいて、99.5% 酢酸、100 度でのチタン ヒーター チューブの潤滑剤の種類と洗浄プロセスに関する推奨事項を示しています。

酢酸の色 (500 時間後の APHA) 必須 推奨される描画潤滑剤 必要な洗浄手順 予想される表面残留鉄 (µg/cm²) 予想される酸中の酢酸鉄 (ppm)<5 (pharmaceutical grade) Molybdenum DisulfideAlkaline degrease + acid pickle + ultrasonic <0.05 <0.5 5–10 (food grade) Molybdenum disulfideAlkaline degrease plus acid pickle 0.05-0.15 0.5-1.5 10-20 (technical grade) Molybdenum disulfide Alkaline degrease just 0.15-0.30 1.5-3.0 20-50Chlorinated Paraffin with Acid Pickle 0.3-0.8 3-8 >50 (inappropriate for high purity) Chlorinated Paraffin, Degrease Only >0.8 >8 潤滑剤の選択を超えたエンジニアリング

チタングレードは鉄汚染に影響しませんが、グレード 7 は酢酸中での耐食性に優れており、他の原因で変色する前に長期間使用できます。壁の厚さは変色に直接影響しません。チューブの表面仕上げも鉄の保持力に影響し、電解研磨された表面 (Ra < 0.3 µm) は鉄を捕捉する表面積が小さくなり、洗浄が容易になります。現在のヒーターが変色した場合は、10% クエン酸を使用した 60 度で 2 時間の洗浄プロセスにより、表面から酢酸鉄の堆積物を除去できます。しかし、一度チタンに取り込まれてしまうと完全に除去するのは困難です。

情報に基づいた仕様

100℃で99.5%の酢酸および厳密な色基準（APHA）用のチタン加熱管の引抜き潤滑剤として二硫化モリブデンを指定<10). The cleaning protocol should cover alkaline degreasing at 60°C for 10 minutes, pickling in 20% nitric acid at 50°C for 10 minutes and the final ultrasonic rinse in deionized water. If the color standards are not too high (APHA <20) alkaline degreasing alone may be sufficient. In the case of acid colour criteria less than APHA 30, discard all tubes drawn with chlorinated paraffins. Perform a leaching test on a 100 cm2 sample in 99.5% acetic acid at 100 deg C for 168 hrs; assess the acid for iron and accept only if iron is below 2 ppm. The engineer replaces chlorinated paraffin with molybdenum disulfide lubricant to reduce residual surface iron and prevent discoloration in high-purity acetic acid service.