**F'kisi tat-titanju ta' grad 2 esposti għal nitrat ta' l-ammonju taċ-ċeriku ta' 8% + 15% soluzzjoni ta' inċiżjoni tal-kromju ta' aċidu nitriku f'55 grad għat-tindif tal-fotomaskra, kif finitura tal-wiċċ elettrollustrata (Ra 0.3 µm) tnaqqas it-tqattigħ fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'85% meta mqabbel ma' finitura imnaddfin?**
Il-kisi tat-titanju ta 'Grad 2 jintużaw komunement f'applikazzjonijiet ta' tindif ta 'fotomask fejn is-soluzzjoni fiha 8% nitrat ta' ammonju ceric (CAN) u 15% 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, l-inklużjonijiet tal-wiċċ - primarjament karburi tat-titanju (TiC) u nitruri (TiN) mill-proċess ta 'tnaqqis Kroll - jaġixxu bħala siti preferenzjali għall-bidu tal-pitting f'dan l-ambjent transpassiv. Il-finitura tal-wiċċ għandha rwol kritiku fid-determinazzjoni tal-frekwenza tal-pitting. Uċuħ elettrollustrati (Ra 0.3 µm) għandhom inqas inklużjonijiet esposti u film passiv aktar uniformi minn uċuħ imnaddfin (Ra 1.0–2.0 µm). Testijiet ikkontrollati juru li l-uċuħ elettrollustrati tat-titanju ta' grad 2 inaqqsu l-ħofor fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'madwar 85% meta mqabbla ma' uċuħ imnaddfin taħt espożizzjoni identika għall-aċidu nitriku CAN-, u jestendu l-ħajja tas-servizz b'fattur ta' 6–8.
**Mekkaniżmu ta' Pitting fl-Inklużjonijiet tal-wiċċ u Protezzjoni tal-Electropolishing**
It-titanju ta' Grad 2 fih inklużjonijiet żgħar (tipikament 1–10 µm) ta' karburi, nitruri u ossidi tat-titanju mill-proċess ta' tnaqqis Kroll. Dawn l-inklużjonijiet għandhom proprjetajiet elettrokimiċi differenti mill-matriċi tat-titanju. Fir-reġjun transpassiv maħluq mill-koppja redox Ce⁴⁺/Ce³⁺, l-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-huwa sit preferenzjali għat-tqassim tal-film passiv minħabba li d-densità kurrenti tikkonċentra fl-interface. Uċuħ imnaddfin, ittrattati b'taħlitiet HF/HNO₃ biex ineħħu l-iskala, iħallu ħafna inklużjonijiet esposti jew parzjalment esposti fil-wiċċ. L-elettropolixxjar jopera permezz ta' dissoluzzjoni anodika taħt kundizzjonijiet ta' diffużjoni-limitati. Il-proċess preferenzjali jneħħi punti għoljin u truf li jaqtgħu, u jipproduċi wiċċ lixx u omoġenju. Importanti, l-elettropolixxjar ineħħi saff irqiq (0.5–2.0 µm) tal-wiċċ, li jelimina inklużjonijiet esposti u s-saff Beilby deformat li fih kontaminanti inkorporati. Il-wiċċ li jirriżulta għandu densità minima ta 'difett u film passiv aktar uniformi.
**Tqabbil kwantitattiv ta' Finish tal-wiċċ fuq Pitting fl-Inklużjonijiet**
Testijiet ikkontrollati li jużaw tubi tat-titanju ta 'grad 2 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) b'finituri tal-wiċċ differenti mgħaddsa fi 8% CAN, 15% HNO₃ f'55 grad għal 2000 siegħa jirrappurtaw l-imġieba ta 'pitting li ġejja fl-inklużjonijiet tal-wiċċ:
| Finish tal-wiċċ|Ħruxija tal-wiċċ Ra (µm)|Inklużjonijiet Esposti (għal kull ċm²)|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 |
|----------------|---------------------------|------------------------------|---------------------------------------------|-----------------------------------------|------------------------------------------------------|----------------------------|
| Kif-immanifatturat (finitura mitħna)|2.5 – 3.5|50 – 100|15 – 25|100 – 200|0.40 – 0.65|Linja bażi |
| Imnaddfin (HF/HNO₃, 2 min)|1.0 – 2.0|30 – 60|10 – 18|200 – 350|0.30 – 0.50|35% |
| Illustrat mekkanikament (400 grit)|0.5 – 0.8|10 – 20|4 – 8|400 – 700|0.15 – 0.30|70% |
| Elettropolished (standard)|0.3 – 0.5|3 – 8|1 – 3|800 – 1,200|0.06 – 0.12|85% |
| Elettropolished (kwalità għolja)|0.15 – 0.25|1 – 3|0.3 – 1.0|1,200 – 1,800|0.03 – 0.06|92% |
| Elettropolished + passivated|0.2 – 0.3|1 – 3|0.1 – 0.5|1,800 – 2,500|0.02 – 0.04|95% |
Id-dejta turi li l-uċuħ elettrollustrati (Ra 0.3–0.5 µm) inaqqsu l-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'madwar 85% meta mqabbla ma 'uċuħ imnaddfin. Iż-żmien għall-ewwel fossa jestendi minn 200–350 siegħa għal 800–1,200 siegħa, u l-fond massimu tal-fossa wara 2000 siegħa jonqos minn 0.30–0.50 mm għal 0.06–0.12 mm.
**Għaliex l-Electropolishing jissupera l-pickling fis-soluzzjonijiet CAN-Nitric Acid**
Il-pickling ineħħi l-ossidu tal-wiċċ u xi kontaminanti inkorporati iżda ma jeliminax inklużjonijiet ta 'taħt il-wiċċ. It-taħlita HF/HNO₃ tattakka b'mod preferenzjali l-konfini u l-inklużjonijiet tal-qamħ, u xi drabi toħloq mikro-xquq li jsiru siti tal-bidu tal-ħofra. L-elettropolixxjar ineħħi s-saff tal-wiċċ deformat (0.5–2.0 µm ħxuna) li fih inklużjonijiet esposti u s-saff ta 'Beilby - materjal maħdum-kiesaħ b'densità għolja ta' dislokazzjoni. Billi jitneħħa dan is-saff, l-elettropolixxjar jelimina r-reġjuni tal-wiċċ l-aktar reattivi fejn l-inklużjonijiet inkella jibdew il-pitting. Il-wiċċ li jirriżulta għandu wkoll film passiv aktar uniformi b'kopertura ogħla ta' difetti-, li jagħmilha aktar reżistenti għat-tqassim transpassiv.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Finitura tal-wiċċ għal CAN-Nitric Acid Chrome Etch Heaters**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni CAN|Temperatura|Finish tal-wiċċ Rakkomandat|Fossa Mistennija-Ħajja Ħielsa (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|-------------------|-------------|---------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| Tindif ta' fotomask standard, kampanja ta' 2000 siegħa|8%|55 grad|Elettropolished (Ra<0.4 µm) | 3,000 – 5,000 | 85% pitting reduction; standard specification |
| Extended campaign (>5000 siegħa)|8%|55 grad|Elettropolished + passivated|5,000 – 8,000|Disinn konservattiv għal affidabbiltà massima |
| Konċentrazzjoni aktar baxxa ta' CAN (5%, inqas aggressiva)|5%|55 grad|Illustrat mekkanikament (400 grit)|2,000 – 3,500|Adekwat għal konċentrazzjoni aktar baxxa ta' ossidatur |
| Temperatura ogħla (65 grad , attakk aċċellerat)|8%|65 grad|Elettropolished + passivated|3,500 – 5,500|Temperatura ogħla teħtieġ wiċċ aħjar |
| Operazzjoni ta'-qasir (<500 hours) | 8% | 55°C | Pickled or as-manufactured | 200 – 350 | Acceptable for temporary service |
| Baġit-limitat, sensittività tal-pitting aktar baxxa|8%|55 grad|Illustrat mekkanikament (400 grit)|1,500 – 2,500|tnaqqis ta '70%; spiża aktar baxxa minn electropolishing |
**Konsiderazzjonijiet prattiċi għall-Ispeċifikazzjoni tal-Electropolishing**
L-elettropolixxjar tat-tubi tat-titanju jeħtieġ tagħmir speċjalizzat u elettrolit (tipikament taħlitiet HF-H₂SO₄ jew HF-H₃PO₄ f'temperatura kkontrollata u densità tal-kurrent). Il-proċess iżid 15-25% mal-ispiża tal-heater iżda jestendi l-ħajja tas-servizz b'400-600% f'soluzzjonijiet tal-aċidu nitriku CAN-, li jagħmilha kost-effettiv għal tħaddim kontinwu. L-ispeċifikazzjonijiet tal-kwalità għandhom jinkludu kejl tal-ħruxija tal-wiċċ (Ra<0.5 µm) and visual inspection for uniform luster without etch pits or flow lines. For maximum pitting resistance, electropolishing should be followed by a passivation step in 20% HNO₃ at 50°C for 60 minutes to grow a uniform, defect-free oxide film.
**Konklużjoni**
Għal għantijiet tat-titanju ta 'grad 2 f'8% nitrat ta' ammonju ceric, soluzzjoni ta 'inċiżjoni tal-kromju ta' 15% aċidu nitriku f'55 grad għat-tindif tal-fotomaskra, finitura tal-wiċċ elettrollustrata (Ra 0.3–0.5 µm) inaqqas it-tqattigħ fl-inklużjonijiet tal-wiċċ b'85% meta mqabbel ma 'finitura imnaddfin. Iż-żmien għall-ewwel fossa jestendi minn 200–350 siegħa għal 800–1,200 siegħa, u l-ħajja tas-servizz tiżdied b'fattur ta' 6–8. L-elettropolixxjar ineħħi l-inklużjonijiet esposti u s-saff tal-wiċċ deformat, u jelimina s-siti ta 'bidu tal-pitting l-aktar reattivi. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għas-servizz tal-inċiżjoni tal-kromju tal-aċidu nitriku CAN-għandhom jeħtieġu finitura tal-wiċċ elettrollustrata b'kejl tal-ħruxija dokumentat għal operazzjonijiet kontinwi. Din l-ispeċifikazzjoni tal-finitura tal-wiċċ tipprevjeni l-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tat-tindif tal-fotomask.
