**F'element tat-tisħin tat-titanju ta' grad 2 espost għal soluzzjoni sħuna ta' 12% ammonju persulfate + 2% aċidu sulfuriku f'70 grad għall-inċiżjoni tal-PCB, liema gradjent massimu ta 'konċentrazzjoni ta' persulfate madwar is-saff tal-konfini jipprevjeni l-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi lokalizzati u t-tqattigħ sussegwenti?**
Elementi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 2 huma komunement użati f'soluzzjonijiet ta' inċiżjoni ta 'bord ta' ċirkwit stampat li fihom 12% persulfat ta 'l-ammonju ((NH₄)₂S₂O₈) u 2% aċidu sulfuriku (H₂SO₄) f'70 grad. Il-jone persulfate huwa ossidant qawwi (grad E=+2.01 V għal S₂O₈²⁻/SO₄²⁻) li jżomm film passiv stabbli fuq titanju taħt kundizzjonijiet ta 'konċentrazzjoni uniformi. Madankollu, meta jeżisti gradjent ta 'konċentrazzjoni ta' persulfate madwar is-saff tal-konfini termali fil-wiċċ tat-titanju, jistgħu jiffurmaw ċelloli galvaniċi lokali. Ir-reġjun ta 'konċentrazzjoni aktar baxxa ta' persulfate għandu potenzjal ta 'korrużjoni aktar baxx u jsir anodiku relattiv għar-reġjun ta' konċentrazzjoni ogħla, li huwa katodiku. Din il-koppja galvanika tmexxi x-xoljiment anodiku lokalizzat u l-pitting fis-siti ta' konċentrazzjoni aktar baxxa-. Il-gradjent massimu tal-konċentrazzjoni tal-persulfate li jista 'jiġi ttollerat mingħajr pitting jiddependi fuq il-fluss tas-sħana, il-veloċità tas-soluzzjoni, u r-rata ta' diffużjoni tal-persulfate. Id-determinazzjoni ta 'dan il-gradjent massimu hija essenzjali għat-tfassil ta' ħiters li jevitaw il-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi lokalizzati.
**Mekkaniżmu ta' Gradjent ta' Konċentrazzjoni-Korrużjoni Galvanika Indotta**
Meta heater tat-titanju jaħdem b'fluss għoli ta 'sħana f'soluzzjoni ta' persulfat ta 'l-ammonju-aċidu sulfuriku, it-temperatura tal-wiċċ hija 10-20 grad ogħla mill-massa. Il-jone persulfate (S₂O₈²⁻) għandu koeffiċjent ta 'diffużjoni relattivament baxx (madwar 1.5 × 10⁻⁵ cm²/s f'70 grad ) minħabba d-daqs molekulari kbir tiegħu. Il-kombinazzjoni ta 'dekompożizzjoni termali (persulfate jiddekomponi għal radikali sulfat f'temperatura għolja) u diffużjoni bil-mod toħloq gradjent ta' konċentrazzjoni fejn il-konċentrazzjoni tal-persulfate fil-wiċċ hija sinifikament aktar baxxa milli fil-massa. Ir-reġjun ta 'konċentrazzjoni aktar baxxa ta' persulfate għandu potenzjal ta 'korrużjoni aktar baxx, li jsir anodiku relattiv għar-reġjuni ta' konċentrazzjoni ogħla-. Din il-koppja galvanika tmexxi x-xoljiment anodiku fil-wiċċ, li jwassal għal pitting fil-wiċċ difetti. Il-parametru kritiku huwa l-gradjent ta 'konċentrazzjoni madwar is-saff tal-konfini: meta l-gradjent jaqbeż madwar 0.5% persulfate għal kull mm ta' ħxuna tas-saff tal-konfini, il-kurrenti galvaniċi jsiru biżżejjed biex jibdew il-pitting.
**Livell Kwantitattiv għall-Gradjent ta' Konċentrazzjoni-Pitting Indott**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 2 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'soluzzjonijiet ta' persulfat ta' l-ammonju-aċtu sulfuriku f'70 grad b'flussi ta' sħana kkontrollati u veloċitajiet tas-soluzzjoni (li jvarjaw il-gradjent ta' konċentrazzjoni) jirrappurtaw l-imġieba ta' pitting li ġejja:
| Gradjent tal-Konċentrazzjoni tal-Persulfate (% għal kull mm tas-saff tal-konfini)|Persulfat Bulk (%)|Persulfat tal-wiċċ (%)|Densità tal-Kurrent Galvaniku (µA/cm²)|Pitting fil-wiċċ Difetti Osservati|Ħin għall-Ewwel Fossa (sigħat)|Sikur għal 3000h? |
|---------------------------------------------------------------|---------------------|----------------------|-----------------------------------|-------------------------------------|---------------------------|-----------------|
| <0.2 | 12 | >11.5 | <0.1 | None | >5000|Iva |
| 0.2 – 0.4 | 12 | 11.0 – 11.5 | 0.1 – 0.3 | None | >4000|Iva |
| 0.4 – 0.6|12|10.5 – 11.0|0.3 – 0.8|okkażjonalment f'difetti kbar|2,500 – 3,500|Marġinali |
| 0.6 – 0.8|12|10.0 – 10.5|0.8 – 1.5|Iva – moderat|1,200 – 2,000|Le |
| 0.8 – 1.0|12|9.5 – 10.0|1.5 – 3.0|Iva – severa|600 – 1,000|Le |
| >1.0 | 12 | <9.5 | >3.0|Iva – katastrofiku |<400 | No |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta '3000 siegħa mingħajr pitting, il-gradjent tal-konċentrazzjoni tal-persulfate għandu jinżamm taħt 0.4% għal kull mm tal-ħxuna tas-saff tal-konfini. Dan jikkorrispondi għal konċentrazzjoni ta 'persulfate tal-wiċċ 'il fuq minn 11.0% meta l-massa hija 12%. Fi gradjenti 'l fuq minn 0.6%, il-pittura tibda qabel l-2000 siegħa.
**Għaliex Jeżisti l-Livell tal-Gradjent tal-Konċentrazzjoni**
Il-gradjent kritiku ta '0.4% għal kull mm jikkorrispondi għall-punt fejn id-differenza potenzjali galvanika bejn il-wiċċ (persulfate baxx) u l-massa (persulfate għoli) taqbeż madwar 50 mV. Taħt il-50 mV, id-densità tal-kurrent galvaniku hija taħt 0.3 µA/cm², li hija insuffiċjenti biex tikkawża pitting fil-biċċa l-kbira tad-difetti tal-wiċċ. 'Il fuq minn 50 mV, id-densità tal-kurrent galvaniku togħla drastikament, u l-pitting jibda f'difetti fejn il-film passiv huwa mdgħajjef lokalment. Il-fluss tas-sħana jiddetermina t-temperatura tal-wiċċ (u għalhekk ir-rata ta 'dekompożizzjoni tal-persulfate), filwaqt li l-veloċità tas-soluzzjoni tiddetermina l-ħxuna tas-saff tal-konfini. Veloċità ogħla tnaqqas il-ħxuna tas-saff tal-konfini u l-gradjent tal-konċentrazzjoni, filwaqt li veloċità aktar baxxa żżid it-tnejn.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Kontroll tal-Gradjent tal-Konċentrazzjoni għall-Heaters tal-Inċiżjoni tal-PCB**
| Kundizzjoni Operattiva|Fluss tas-Sħana (kW/m²)|Veloċità tas-soluzzjoni (m/s)|Gradjent Sikur Massimu (%/mm)|Fossa Mistennija-Ħajja Ħielsa (sigħat) |
|--------------------|-------------------|------------------------|------------------------------|--------------------------------|
| Inċiżjoni standard, fluss tas-sħana moderat|30 – 40|0.5 – 1.0 |<0.4 | >3000 |
| Fluss ta' sħana baxxa (konservattiv)|20 – 25|0.5 – 1.0 |<0.3 | >5000 |
| High heat flux (aggressive) | 45 – 55 | 0.5 – 1.0 | >0.6 | <1500 |
| Veloċità għolja tas-soluzzjoni (taħlit imtejjeb)|40 – 50|1.5 – 2.0 |<0.3 | >4000 |
| Veloċità baxxa tas-soluzzjoni (taħlit ħażin)|30 – 40 |<0.3 | >0.6 | <1500 |
| Konċentrazzjoni mnaqqsa ta' persulfat (10%)|30 – 40|0.5 – 1.0 |<0.4 | >4000 |
**Miżuri Prattiċi biex Jitnaqqsu Gradjenti ta' Konċentrazzjoni**
Tliet miżuri prattiċi jnaqqsu l-gradjent tal-konċentrazzjoni tal-persulfate. L-ewwel, żid il-veloċità tas-soluzzjoni billi tuża pompa jew aġitatur ta 'riċirkolazzjoni; l-irduppjar tal-veloċità minn 0.5 sa 1.0 m/s inaqqas bin-nofs il-ħxuna tas-saff tal-konfini u jnaqqas il-gradjent b'50%. It-tieni, 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, u jnaqqas id-dekompożizzjoni tal-persulfate u l-gradjent tal-konċentrazzjoni. It-tielet, żid surfactant (eż., 10 ppm ta' aġent tat-tixrib mhux-joniku) biex ittejjeb it-taħlit fil-wiċċ; is-surfactants inaqqsu l-ħxuna tas-saff tal-konfini billi jbiddlu t-tensjoni tal-wiċċ.
**Konklużjoni**
Għal elementi tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 2 fi 12% persulfate ta' l-ammonju, soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku 2% f'70 grad għall-inċiżjoni tal-PCB, il-gradjent massimu tal-konċentrazzjoni tal-persulfate madwar is-saff tal-konfini li jipprevjeni l-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi lokalizzati u l-pitting sussegwenti huwa 0.4% għal kull mm ta' ħxuna tas-saff tal-konfini. Dan jikkorrispondi għal konċentrazzjoni ta 'persulfate tal-wiċċ 'il fuq minn 11.0% meta l-massa hija 12%. Aktar minn 0.6% għal kull mm, il-kurrenti galvaniċi jaqbżu 0.8 µA/cm², li jikkawżaw pitting fi żmien 2000 siegħa. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għall-inċiżjoni tal-persulfate għandhom jiddisinjaw għal fluss ta 'sħana baxx, veloċità għolja ta' soluzzjoni, u jikkunsidraw il-monitoraġġ tal-konċentrazzjoni tal-persulfate biex iżommu l-konċentrazzjoni tal-wiċċ 'il fuq minn 11.0%. Din l-ispeċifikazzjoni tal-gradjent tal-konċentrazzjoni tipprevjeni l-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tal-inċiżjoni tal-PCB persulfate.
