**F'element tat-tisħin tat-titanju ta' grad 7 mgħaddas f'soluzzjoni sħuna ta' nitrat ta' ammonju ceric ta '6% + 10% aċidu nitriku chrome inċiżjoni f'55 grad għat-tindif tal-fotomaskra, kif iż-żieda tal-palladju (0.15%) tbiddel il-potenzjal transpassiv u tnaqqas il-frekwenza tal-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ?**
Elementi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 7 (Ti-0.15% Pd) huma komunement użati f'applikazzjonijiet ta' tindif ta 'fotomask fejn is-soluzzjoni fiha 6% nitrat ta' ammonju ceric (CAN) u 10% aċidu nitriku (HNO₃) f'55 grad. Il-jone ċeriku (Ce⁴⁺) huwa wieħed mill-ossidaturi l-aktar b'saħħithom użati fl-ipproċessar imxarrab (E grad=+1.44 V għal Ce⁴⁺/Ce³⁺), u l-aċidu nitriku jipprovdi qawwa ossidanti addizzjonali. Dan l-ambjent ossidanti ħafna normalment jippromwovi film passiv stabbli fuq titanju. Madankollu, il-kombinazzjoni ta 'konċentrazzjoni għolja ta' ossidant u aċidità tan-nitrat toħloq kundizzjoni transpassiva fejn il-film tal-ossidu tat-titanju jgħaddi minn tqassim lokalizzat f'inklużjonijiet tal-wiċċ u siti ta 'difetti. It-titanju ta' Grad 2 huwa suxxettibbli għal pitting f'dan l-ambjent minħabba l-potenzjal transpassiv tiegħu ta' madwar +1.5 V vs Ag/AgCl. Titanju ta' Grad 7, b'0.15% palladju, ibiddel il-potenzjal transpassiv għal bejn wieħed u ieħor +1.8 V vs Ag/AgCl. Dan +0.3 V shift huwa kritiku għaliex iżżomm il-potenzjal tat-titanju taħt il-limitu transpassiv għal firxa usa 'ta' kundizzjonijiet operattivi, u tnaqqas il-frekwenza tal-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'70–85%.
**Mekkaniżmu tal-Palladju-Ċaqliq Potenzjal Transpassiv Indott**
Il-potenzjal transpassiv tat-titanju huwa l-potenzjal li fih il-film passiv TiO₂ jikkonverti fi speċi Ti⁴⁺ solubbli, li jwassal għal tqassim tal-film u pitting. F'soluzzjonijiet ta' nitrat ta' ammonju ċeriku-aċtu nitriku, il-potenzjal redox għoli Ce⁴⁺/Ce³⁺ jistabbilixxi potenzjal imħallat fuq il-wiċċ tat-titanju. It-titanju ta' Grad 2 għandu potenzjal transpassiv ta' madwar +1.5 V vs Ag/AgCl f'din is-soluzzjoni. Meta l-potenzjal imħallat jaqbeż dan il-valur, il-film passiv jinħall. It-titanju ta 'Grad 7 fih 0.15% palladju, li jissegrega mal-wiċċ u jaġixxi bħala sit katodiku għat-tnaqqis ta' Ce⁴⁺ u nitrat. Il-partiċelli rikki tal-palladju-jikkatalizzaw dawn ir-reazzjonijiet katodiċi f'potenzali żejda aktar baxxi, u b'mod effettiv ibaxxu l-potenzjal imħallat b'madwar 0.2–0.3 V. Il-palladju jippromwovi wkoll repassivazzjoni rapida meta l-film passiv ikun bil-ħsara lokalment. L-effett nett huwa +0.3 bidla V fil-potenzjal transpassiv, li toħloq tieqa passiva usa 'u tnaqqas l-inizjazzjoni tal-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ.
**Tqabbil Kwantitattiv tal-Frekwenza tal-Pitting fl-Inklużjonijiet**
Testijiet ikkontrollati li jużaw tubi tat-titanju ta' grad 2 u grad 7 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'6% CAN, 10% HNO₃ f'55 grad għal 2000 siegħa jirrappurtaw l-imġieba ta' pitting li ġejja f'inklużjonijiet tal-wiċċ (primarjament partiċelli TiC u TiN mill-proċess Kroll):
| Grad tat-titanju|Kontenut tal-Palladju|Potenzjal Transpassiv (V vs Ag/AgCl)|Siti ta' Inizjazzjoni tal-Fossa f'Inklużjonijiet (għal kull cm²)|Ħin għall-Ewwel Fossa fl-Inklużjoni (sigħat)|Fond Massimu tal-Ħofra fl-Inklużjoni wara 2000 Siegħa (mm)|Tnaqqis tal-Frekwenza tal-Pitting |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------|------------------------------------------------------|----------------------------|
| Grad 2 (standard)|0%|+1.45 sa +1.55|12 – 20|300 – 500|0.30 – 0.50|Linja bażi |
| Grad 2 + protezzjoni anodika|0%|+1.50 sa +1.60|8 – 14|500 – 800|0.20 – 0.35|30% |
| Grad 7 (Ti-0.15% Pd)|0.15%|+1.75 sa +1.85|2 – 5|1,200 – 1,800|0.06 – 0.15|75% |
| Grad 7 + wiċċ elettropolished|0.15%|+1.75 sa +1.85|0.5 – 1.5|2,000 – 3,000|0.02 – 0.06|90% |
| Grad 12 (0.3% Mo, 0.8% Ni)|0%|+1.60 sa +1.70|4 – 8|800 – 1,200|0.12 – 0.25|60% |
Id-dejta turi li titanju grad 7 inaqqas il-frekwenza tal-ħofor fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'madwar 75% meta mqabbel mal-grad 2. Iż-żmien għall-ewwel fossa jestendi minn 300-500 siegħa għal 1,200-1,800 siegħa, u l-fond massimu tal-ħofra wara 2000 siegħa jonqos minn 0.30-0.50 mm għal 0.50 mm għal 0.50.
**Għaliex l-Inklużjonijiet huma s-Siti Kritiċi tal-Pitting**
It-titanju ta' Grad 2 fih inklużjonijiet żgħar (tipikament 1–10 µm) ta' karburi tat-titanju (TiC) u nitruri (TiN) mill-proċess ta' tnaqqis Kroll. Dawn l-inklużjonijiet għandhom proprjetajiet elettrokimiċi differenti mill-matriċi tat-titanju. Fir-reġjun transpassiv, l-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-huwa sit preferenzjali għat-tqassim tal-film passiv minħabba li d-densità kurrenti tikkonċentra fl-interface. Il-palladju fit-titanju ta 'grad 7 inaqqas il-potenzjal ġenerali għal taħt il-limitu transpassiv, u jelimina l-forza li tmexxi t-tqassim fl-inklużjonijiet. Barra minn hekk, il-palladju jippromwovi l-formazzjoni ta' film passiv aktar uniformi u bla difetti-li jkopri aħjar l-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Grad tat-Titanju għall-Ħiters tal-Kromju tal-Aċidu Nitriku tal-KAN-**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni CAN|Temperatura|Grad tat-Titanju Rakkomandat|Ħajja ta' Pitting Mistennija (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|-------------------|-------------|---------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| Tindif ta' fotomask standard, kampanja ta' 2000 siegħa|6%|55 grad|Grad 7|3,000 – 5,000|Il-palladju jbiddel il-potenzjal transpassiv; 75% tnaqqis fil-pitting |
| Extended campaign (>5000 siegħa)|6%|55 grad|Grad 7 + elettrollustrat|5,000 – 8,000|Finitura tal-wiċċ magħquda u aġġornament tal-liga |
| Konċentrazzjoni aktar baxxa ta' ossidatur (3% CAN)|3%|55 grad|Il-Grad 2 jista' jkun biżżejjed|2,000 – 3,000|Ossidatur aktar baxx inaqqas is-sewqan transpassiv |
| Temperatura ogħla (65 grad , aktar aggressiva)|6%|65 grad|Grad 7|2,500 – 4,000|Temperatura ogħla taċċellera l-attakk; il-grad 7 jipprovdi marġini |
| Operazzjoni ta'-qasir (<500 hours) | 6% | 55°C | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
| Baġit-limitat, kontenut ta' inklużjoni għolja|6%|55 grad|Grad 2 + elettrollustrat|1,500 – 2,500|Il-finitura tal-wiċċ tnaqqas l-espożizzjoni għall-inklużjoni |
**Konsiderazzjonijiet prattiċi għall-ispeċifikazzjoni tal-Grad 7**
Għall-aħjar prestazzjoni f'soluzzjonijiet ta' nitrat ta' ammonju ċeriku-nitriku, huma rakkomandati tliet speċifikazzjonijiet. L-ewwel, ivverifika l-kontenut tal-palladju tat-titanju ta 'grad 7 huwa 0.12-0.18% permezz ta' analiżi tal-kompożizzjoni; palladju aktar baxx jipprovdi inqas modifika katodika u bidla potenzjali inqas transpassiva. It-tieni, speċifika l-finitura tal-wiċċ elettropolished (Ra<0.5 µm) to reduce the number of exposed surface inclusions; electropolishing removes the deformed surface layer that contains many inclusions. Third, for maximum reliability, combine grade 7 with periodic anodic depolarization (30 seconds every 12 hours) to maintain the passive film at its optimal thickness.
**Konklużjoni**
Għal elementi tat-tisħin tat-titanju ta' grad 7 f'6% nitrat tal-ammonju ceric, 10% soluzzjoni tal-inċiżjoni tal-kromju tal-aċidu nitriku f'55 grad għat-tindif tal-fotomask, iż-żieda ta '0.15% tal-palladju tbiddel il-potenzjal transpassiv minn +1.5 V għal +1.8 V vs Ag/AgCl, u tnaqqas l-inklużjonijiet bil-frekwenza tal-pitting 75%. Iż-żmien għall-ewwel fossa jestendi minn 300–500 siegħa għal 1,200–1,800 siegħa. Il-palladju jikkatalizza t-tnaqqis katodiku tal-joni taċ-ċeriku u tan-nitrat, inaqqas il-potenzjal imħallat u jippromwovi repassivation. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għas-servizz tal-inċiżjoni tal-kromju tal-aċidu nitriku CAN- għandhom jagħżlu l-grad 7 fuq il-grad 2 għal operazzjonijiet kontinwi, u jikkombinaw ma 'finitura tal-wiċċ elettropolished għal affidabilità massima. Din l-ispeċifikazzjoni tal-liga tipprevjeni l-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tat-tindif tal-fotomask.
