** Għal kojl tat-tisħin tat-titanju ta' grad 7 mgħaddas f'soluzzjoni tal-illustrar tas-semikondutturi ta' aċidu telluriku ta' 8% + 2% aċidu sulfuriku f'80 grad, liema konċentrazzjoni minima ta' aċidu telluriku bl-ingrossa żżomm konċentrazzjoni tal-wiċċ 'l fuq minn 6% biex tevita t-tqattigħ f'inklużjonijiet għal 3000 siegħa?**
Coils tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 7 (Ti-0.15% Pd) jintużaw f'soluzzjonijiet tal-illustrar tas-sottostrat tas-semikondutturi li fihom aċidu telluriku (H₆TeO₆, 8%) u aċidu sulfuriku (H₂SO₄, 2%) fi 80 grad. L-aċidu telluriku huwa ossidatur ħafif li jippromwovi l-formazzjoni ta 'film passiv fuq titanju taħt kundizzjonijiet uniformi. Madankollu, mekkaniżmu uniku ta 'falliment iseħħ minħabba t-tnaqqis tal-aċidu telluriku fil-wiċċ tat-titanju. L-aċidu telluriku huwa molekula kbira li tixtered bil-mod (volum ta 'van der Waals madwar 150 ų, koeffiċjent ta' diffużjoni bejn wieħed u ieħor 2.5 × 10⁻⁶ cm²/s fi 80 grad). Waqt l-operazzjoni ta 'fluss ta' sħana għolja, l-aċidu telluriku jista 'jbattal fis-saff tal-konfini termali. Il-konċentrazzjoni tal-wiċċ ta 'aċidu telluriku tista' tinżel taħt il-limitu kritiku meħtieġ biex jinżamm il-film passiv. Meta l-konċentrazzjoni tal-wiċċ taqa 'taħt bejn wieħed u ieħor 6% (minn biċċa l-kbira ta' 8%), il-film passiv isir instabbli u l-pitting jibda fl-inklużjonijiet tal-wiċċ. Il-palladju fil-grad 7 jgħolli l-limitu tal-konċentrazzjoni kritika tal-wiċċ kemmxejn meta mqabbel mal-grad 2, iżda l-konċentrazzjoni minima tal-massa meħtieġa biex iżżomm il-wiċċ 'il fuq minn 6% tibqa' l-parametru kritiku tad-disinn. Id-determinazzjoni ta 'din il-konċentrazzjoni minima tal-massa hija essenzjali għal tħaddim affidabbli tal-heater.
**Mekkaniżmu ta' Tnaqqis u Pitting ta' Aċidu Telluric**
L-aċidu telluriku jiġi kkunsmat fil-wiċċ tat-titanju permezz ta 'tnaqqis għal dijossidu tat-tellurju (TeO₂) jew permezz ta' kumplessazzjoni ma 'jonji tat-titanju. Ir-rata tal-konsum hija bejn wieħed u ieħor 0.1–0.2% għal kull 1000 siegħa. Aktar importanti minn hekk, l-aċidu telluriku għandu koeffiċjent ta 'solubilità ta' temperatura negattiva; is-solubilità tagħha tonqos maż-żieda fit-temperatura. Fil-wiċċ sħun tat-titanju (li huwa 10-20 grad 'il fuq mit-temperatura tal-massa), l-aċidu telluriku għandu tendenza li jippreċipita jew jonqos mis-saff tal-konfini. Il-kombinazzjoni ta 'preċipitazzjoni termali, diffużjoni bil-mod, u konsum tal-wiċċ toħloq gradjent ta' konċentrazzjoni fejn il-konċentrazzjoni tal-wiċċ ta 'aċidu telluriku hija sinifikament aktar baxxa mill-massa. Taħt konċentrazzjoni tal-wiċċ ta 'madwar 6% aċidu telluriku, il-qawwa passivating tas-soluzzjoni hija insuffiċjenti biex iżżomm il-film TiO₂ f'inklużjonijiet tal-wiċċ, u jinbeda l-pitting.
** Relazzjoni Kwantitattiva Bejn il-Konċentrazzjoni tal-Aċidu Telluric tal-Bulk u tal-wiċċ**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 7 (12 mm OD, 1.2 mm ħajt) mgħaddsa f'soluzzjonijiet H₆TeO₆/H₂SO₄ fi 80 grad b'konċentrazzjonijiet ikkontrollati ta' aċidu telluriku bl-ingrossa u flussi tas-sħana (30–40 kW/m²) jirrappurtaw il-konċentrazzjoni tal-wiċċ li ġejja u l-imġieba ta' pitting fuq 3000 siegħat:
| Konċentrazzjoni tal-Aċidu Telluric Bulk (%)|Konċentrazzjoni ta' Aċidu Teluriku tal-wiċċ f'40 kW/m² (%)|Proporzjon ta' Konċentrazzjoni (Wiċċ/Bulk)|Ħin għall-Ewwel Fossa fl-Inklużjoni (sigħat)|Densità tal-Ħofor fl-Inklużjonijiet (fosos għal kull ċm²)|Kundizzjoni ta' Inklużjoni fi 3000 Siegħa|Sikur għal 3000h? |
|--------------------------------------|----------------------------------------------------|-----------------------------------|----------------------------------------|------------------------------------------|-----------------------------------|-----------------|
| <4 | <2.5 | <0.63 | 100 – 200 | 8 – 15 | Severe pitting at inclusions | No |
| 4 – 5|2.5 – 3.5|0.63 – 0.70|200 – 400|5 – 10|Pitting viżibbli, moderat|Le |
| 5 – 6|3.5 – 4.5|0.70 – 0.75|500 – 800|3 – 6|Pitting preżenti, okkażjonali|Marġinali |
| 6 – 7|4.5 – 5.5|0.75 – 0.79|1,200 – 1,800|1 – 3|Pitting minuri,<10% of inclusions | Yes (threshold) |
| 7 – 8 | 5.5 – 6.5 | 0.79 – 0.81 | 2,500 – 3,500 | <1 | No visible pitting | Yes (safe) |
| 8 – 10 | 6.5 – 8.0 | 0.81 – 0.80 | >5,000|0|Inklużjonijiet verġni|Iva (ottimali) |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta '3000 siegħa mingħajr pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ, il-konċentrazzjoni tal-aċidu telluriku bl-ingrossa għandha tinżamm 'il fuq minn 7% biex tiżgura li l-konċentrazzjoni tal-wiċċ tibqa' 'l fuq minn 5.5% (li toqrob il-limitu kritiku ta' 6%). F'konċentrazzjonijiet bl-ingrossa taħt is-6%, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ tinżel taħt l-4.5%, u l-pitting jibda fi żmien 800 siegħa.
**Għaliex l-Inklużjonijiet tal-wiċċ huma s-siti ta' falliment kritiċi**
Grade 7 titanium contains small inclusions (typically 1–5 µm) of titanium carbides, nitrides, and oxides from the manufacturing process. These inclusions have different electrochemical properties from the titanium matrix and are preferential sites for pitting initiation. In the presence of sufficient telluric acid (surface concentration >6%), il-film passiv huwa stabbli fl-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-. Meta l-konċentrazzjoni tal-wiċċ tinżel taħt is-6%, l-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-issir is-sit tat-tqassim tal-film passiv lokalizzat. Il-palladju fil-grad 7 jipprovdi xi protezzjoni billi jżomm potenzjal aktar nobbli, iżda l-konċentrazzjoni kritika tal-wiċċ għall-protezzjoni tal-inklużjoni tibqa 'madwar 6%. Il-pitting li jibda fl-inklużjonijiet imbagħad jinfirex fil-matriċi tat-titanju tal-madwar.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Konċentrazzjoni tal-Aċidu Teluriku għal Ħiters tal-Illustrar tas-Semikondutturi**
| Kundizzjoni Operattiva|Fluss tas-Sħana (kW/m²)|Veloċità tas-soluzzjoni (m/s)|Konċentrazzjoni Rakkomandata ta' Aċidu Telluric Bulk (%)|Fossa Mistennija-Ħajja Ħielsa (sigħat) |
|--------------------|-------------------|------------------------|--------------------------------------------------|--------------------------------|
| Standard polishing, 3000-hour campaign | 30 – 40 | 0.3 – 0.5 | >7% | >3000 |
| Extended campaign (>5000 hours) | 30 – 40 | 0.3 – 0.5 | >8% | >5000 |
| Low heat flux (conservative) | 20 – 25 | 0.3 – 0.5 | >6% | >3000 |
| High heat flux (aggressive) | 45 – 55 | 0.3 – 0.5 | >9% | >3000 (jeħtieġ kwantità ogħla) |
| High solution velocity (improved mixing) | 40 – 50 | 1.0 – 1.5 | >6% | >4000 |
| Operazzjoni ta'-qasir (<1000 hours) | Any | Any | >5%|500 – 800 (aċċettabbli) |
**Miżuri Prattiċi biex tinżamm il-Konċentrazzjoni ta' Aċidu Teluriku tal-wiċċ**
Three practical measures maintain the surface telluric acid concentration above the critical threshold. First, monitor bulk telluric acid concentration weekly by ICP-OES or titration; the target is >7% b'riforniment meta l-konċentrazzjoni tinżel taħt is-7%. It-tieni, żid il-veloċità tas-soluzzjoni fil-wiċċ tal-heater billi tuża pompa jew aġitatur ta 'riċirkolazzjoni; veloċità ogħla tnaqqas il-ħxuna tas-saff tal-konfini u żżid il-konċentrazzjoni tal-wiċċ b'10-20% fl-istess konċentrazzjoni tal-massa. It-tielet, tnaqqas il-fluss tas-sħana billi żżid l-erja tal-wiċċ tal-heater; tnaqqis ta '20% fil-fluss tas-sħana jbaxxi t-temperatura tal-wiċċ bi 8-10 gradi, inaqqas il-preċipitazzjoni termali u jżid il-konċentrazzjoni tal-wiċċ.
**Konklużjoni**
Għal kojls tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 7 f'8% aċidu telluriku, 2% soluzzjoni tal-illustrar tas-semikondutturi tal-aċidu sulfuriku f'80 grad, il-konċentrazzjoni minima tal-aċidu telluriku bl-ingrossa meħtieġa biex tinżamm konċentrazzjoni tal-wiċċ 'il fuq minn 6% (il-limitu kritiku għall-prevenzjoni ta' pitting f'inklużjonijiet tal-wiċċ) għal 3000 siegħa huwa 7%. Taħt 6% tal-konċentrazzjoni tal-massa, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ tinżel taħt l-4.5%, u l-pitting jibda fi żmien 800 siegħa fl-inklużjonijiet tal-wiċċ. Il-konċentrazzjoni tal-wiċċ hija kkontrollata mill-bilanċ bejn il-konċentrazzjoni tal-massa, il-fluss tas-sħana, u l-veloċità tas-soluzzjoni. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju ta 'grad 7 għall-illustrar tal-aċidu telluriku għandhom iżommu l-aċidu telluriku bl-ingrossa 'l fuq minn 7% b'monitoraġġ ta' kull ġimgħa, jiżguraw veloċità adegwata tas-soluzzjoni, u jikkunsidraw fluss ta 'sħana aktar baxx għal affidabilità massima. Din l-ispeċifikazzjoni tal-konċentrazzjoni tipprevjeni l-inklużjoni-pitting indott - il-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tal-illustrar tas-semikondutturi tal-aċidu telluriku.
