التخليل (المعادن)

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
تخليل الفضة
حلقات فضية ملحومة باللحام الصلب موضوعة في حمض الكبريتيك المخفف...
... لإزالة الأكسيد والتدفق .
عامل ينقل صفائح القصدير لتخليلها في مصنع للقصدير في جنوب ويلز خلال الحرب العالمية  الأولى

التخليل هو معالجة سطحية للمعادن تُستخدم لإزالة الشوائب، مثل البقع والملوثات غير العضوية والصدأ أو القشور ، من المعادن الحديدية والنحاس والمعادن النفيسة وسبائك الألومنيوم . [ 1 ] يُستخدم محلول يُسمى سائل التخليل ، والذي يحتوي عادةً على حمض ، لإزالة الشوائب السطحية. ويُستخدم بشكل شائع لإزالة القشور أو تنظيف الفولاذ في مختلف عمليات صناعة الصلب .

عملية

قد تحتوي الأسطح المعدنية على شوائب تؤثر على استخدام المنتج أو عمليات المعالجة اللاحقة، مثل الطلاء المعدني أو الدهان. تُستخدم عادةً محاليل كيميائية متنوعة لإزالة هذه الشوائب. تُعد الأحماض القوية ، مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك ، شائعة الاستخدام، ولكن التطبيقات المختلفة تستخدم أحماضًا أخرى متنوعة . كما يمكن استخدام المحاليل القلوية لتنظيف الأسطح المعدنية. تحتوي هذه المحاليل عادةً على إضافات، مثل عوامل الترطيب ومثبطات التآكل . يُطلق على عملية التخليل أحيانًا اسم التنظيف الحمضي إذا لم تكن إزالة الترسبات ضرورية. [ 2 ] [ 3 ]

تُخلّف العديد من عمليات التشكيل على الساخن وغيرها من العمليات التي تُجرى عند درجات حرارة عالية طبقةً من الأكسيد أو القشور على السطح. ولإزالة هذه القشور، تُغمر قطعة العمل في حوض من محلول التخليل. وقبل عملية الدرفلة على البارد، يُمرر الفولاذ المدرفل على الساخن عادةً عبر خط التخليل لإزالة القشور من سطحه.

يُعد حمض الهيدروكلوريك الحمض الأساسي المستخدم في صناعة الصلب ، على الرغم من أن حمض الكبريتيك كان أكثر شيوعًا في السابق. صحيح أن حمض الهيدروكلوريك أغلى ثمنًا من حمض الكبريتيك، إلا أنه يُسرّع عملية التخليل بشكل ملحوظ مع تقليل فقدان المعدن الأساسي إلى أدنى حد. وتُعدّ هذه السرعة شرطًا أساسيًا لدمج هذه التقنية في مصانع الصلب الآلية التي تعمل بسرعات إنتاج تصل إلى 800  قدم/دقيقة (حوالي 243 مترًا/دقيقة). [ 4 ]

تُعالج الفولاذات الكربونية ، التي لا تتجاوز نسبة السبائك فيها 6%، عادةً بالتخليل في حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك. أما الفولاذات التي تزيد نسبة السبائك فيها عن 6%، فتُعالج بالتخليل على مرحلتين باستخدام أحماض أخرى، مثل حمض الفوسفوريك وحمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك . وتُعالج فولاذات الكروم والنيكل المقاومة للصدأ والأحماض بالتخليل تقليديًا في حمام من حمض الهيدروفلوريك وحمض النيتريك. [ 5 ] تُعالج معظم سبائك النحاس بالتخليل في حمض الكبريتيك المخفف، بينما يُعالج النحاس الأصفر بالتخليل في حمض الكبريتيك وحمض النيتريك المركزين الممزوجين بكلوريد الصوديوم والسخام . [ 1 ]

في صناعة المجوهرات ، يُستخدم التخليل لإزالة طبقة أكسيد النحاس الناتجة عن تسخين النحاس والفضة الإسترلينية أثناء اللحام والتلدين. ويُستخدم تقليديًا حمام تخليل من حمض الكبريتيك المخفف، [ 6 ] ولكن يمكن استبداله بحمض الستريك .

تتعرض صفائح الفولاذ المعالجة بالحمض للأكسدة (الصدأ) عند تعرضها لظروف جوية ذات رطوبة عالية نسبياً. ولذلك، تُطلى بطبقة رقيقة من الزيت أو طلاء مقاوم للماء مماثل لتكوين حاجز يمنع وصول الرطوبة إلى المعدن. ويجب إزالة هذه الطبقة الزيتية لاحقاً في العديد من عمليات التصنيع أو الطلاء أو الدهان.

العيوب

يُعاني التنظيف الحمضي من بعض القيود، فهو صعب الاستخدام نظرًا لتأثيره التآكلي، ولا يُناسب جميع أنواع الفولاذ. ويُصبح التقصف الهيدروجيني مشكلةً لبعض السبائك والفولاذ عالي الكربون. يتفاعل الهيدروجين الناتج عن الحمض مع السطح، مما يجعله هشًا ويُسبب تشققات. ونظرًا لتفاعله الشديد مع أنواع الفولاذ القابلة للمعالجة، يجب التحكم بدقة في تركيز الحمض ودرجة حرارة المحلول لضمان معدلات التخليل المطلوبة.

منتجات النفايات

تُعدّ رواسب التخليل ناتجًا ثانويًا لعملية التخليل، وتشمل مياه الشطف الحمضية، وكلوريدات الحديد، والأملاح المعدنية، والأحماض المستهلكة. [ 7 ] وتُصنّف وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) سائل التخليل المستهلك ضمن النفايات الخطرة . [ 8 ] عادةً ما تُعادل رواسب التخليل الناتجة عن عمليات صناعة الصلب بالجير وتُدفن في مكبّات النفايات ، إذ لم تعد وكالة حماية البيئة الأمريكية تعتبرها نفايات خطرة بعد هذه المعالجة. [ 8 ] ترفع عملية معادلة الجير درجة حموضة الحمض المستهلك. تخضع هذه النفايات لفحص لتحديد نوعها والتأكد من خلوّها من أي نفايات مميزة أو مدرجة في قوائم النفايات الخطرة. [ 9 ] منذ ستينيات القرن الماضي، تُعالج رواسب التخليل بحمض الهيدروكلوريك غالبًا في نظام لإعادة تدوير حمض الهيدروكلوريك ، والذي يستعيد جزءًا من حمض الهيدروكلوريك وأكسيد الحديديك . أما الباقي، فيجب معادلته والتخلص منه في مكبّات النفايات [ 10 ] أو إدارته كنفايات خطرة بناءً على تحليل خصائص النفايات. [ 9 ] يمكن تسويق المنتجات الثانوية لعملية التخليل بحمض النيتريك لصناعات أخرى، مثل مصانع معالجة الأسمدة . [ 11 ]

البدائل

تُعدّ كلٌّ من عملية التنظيف السطحي الأملس (SCS) وعملية التخليل البيئي السطحي (EPS) بدائل حديثة. في عملية التنظيف السطحي الأملس، تُزال الأكسدة السطحية باستخدام مادة كاشطة مُصممة هندسيًا، مما يجعل السطح مقاومًا للأكسدة اللاحقة دون الحاجة إلى طبقة زيتية أو أي طلاء واقٍ آخر. أما عملية التخليل البيئي السطحي فهي بديل مباشر للتخليل الحمضي، إذ يعتمد التخليل الحمضي على التفاعلات الكيميائية، بينما تعتمد عملية التخليل البيئي السطحي على الوسائل الميكانيكية. وتُعتبر عملية التخليل البيئي السطحي "صديقة للبيئة" مقارنةً بالتخليل الحمضي ، كما أنها تُكسب الفولاذ الكربوني درجة عالية من مقاومة الصدأ، مما يُغني عن استخدام الطلاء الزيتي الذي يُشكل حاجزًا ضد الأكسدة في الفولاذ الكربوني المُخلّل حمضيًا.

تشمل الطرق البديلة التنظيف الميكانيكي، مثل السفع الرملي ، والطحن ، والتنظيف بالفرشاة السلكية ، والتنظيف المائي، والتنظيف بالليزر . لكن هذه الطرق لا توفر عادةً سطحًا نظيفًا تمامًا مثل التخليل. [ 12 ] [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 إيجلستون، ماري (1994). موسوعة الكيمياء الموجزة (  طبعة منقحة). برلين: والتر دي جرويتر. ص  834. ISBN 978-3-11-011451-5.
  2. ↑ دليل ASM ( الطبعة العاشرة). ماتيريالز بارك، أوهايو: ASM الدولية. ISBN  978-0-87170-384-2. OCLC 21034891 . 
  3. ↑ جمعية الطلاء الكهربائي وتشطيب الأسطح الأمريكية (2002). وقائع مؤتمر AESF SUR/FIN 2002: المؤتمر الفني الدولي السنوي، 24-27 يونيو 2002، شيكاغو، إلينوي . أورلاندو، فلوريدا: جمعية الطلاء الكهربائي وتشطيب الأسطح الأمريكية. OCLC 224057432 . 
  4. ^ ليو، ديفيد؛ ليبتاك، بيلا ج. (1997). دليل مهندسي البيئة . الصحافة اتفاقية حقوق الطفل. ص. 973. ردمك  978-0-8493-9971-8.
  5. ↑ "التخليل والتخميل" . جمعية تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ الأسترالية . بريسبان، أستراليا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 20-05-2021.
  6. ↑ فيش، آرلين م. (2003). تقنيات النسيج في المعادن: للصاغة وفناني النسيج والنحاتين . دار لارك للنشر. ص 32. ISBN  978-1-57990-514-9.
  7. ↑ راو، إس. راماتشاندرا (2006). استعادة الموارد وإعادة تدويرها من النفايات المعدنية . إلسيفير. ص 179-180 . ISBN  978-0-08-045131-2.
  8. 1 2 بول ف. غالاغر؛ إريك ج. ويبر؛ باولا ج. مينتين (2007). كشف زيف قانون إدارة الموارد والحفاظ عليها (RCRA) لماكوي . ليكوود، كولورادو: ماكوي وشركاؤه. ISBN 978-0-930469-43-6. OCLC 845356452 . 
  9. 1 2 "القانون الإلكتروني للوائح الفيدرالية" . مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14-06-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-03-2013 .
  10. ↑ المعهد الدولي للحديد والصلب (1997). صناعة الصلب والبيئة: قضايا فنية وإدارية . المجلد 38. برنامج الأمم المتحدة للبيئة. ص 76. ISBN   978-92-807-1651-1.
  11. ↑ وانغ، لورانس ك. (2009). دليل المعالجة المتقدمة للنفايات الصناعية والخطرة . هوبوكين: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-4200-7222-8. OCLC 664233915 . 
  12. ^ جيلستروم، بيتر (2006). بدائل التخليل. تحضير الكربون وقضبان أسلاك الفولاذ ذات السبائك المنخفضة . أوريبرو، السويد: أوريبرو يونيفيرسيتيتسبيبليوتيك. ص. 16. رقم ISBN  91-7668-471-7. OCLC 185283772 . 
  13. ↑ غارفريك، ليندا (1994). التآكل في صناعة البتروكيماويات . ماتيريالز بارك، أوهايو: الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. الصفحات 169-173 . ISBN  978-0-87170-505-1. OCLC 621873093 .