**Meta coil tat-tisħin tat-titanju jiġi mgħaddas f'soluzzjoni sħuna ta' aċidu telluriku ta' 8% + 2% aċidu sulfuriku f'80 grad għall-illustrar tas-sottostrat tas-semikondutturi, liema gradjent minimu ta 'konċentrazzjoni ta' aċidu telluriku madwar il-ħajt tat-tubu jipprevjeni l-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi lokali u t-tqattigħ sussegwenti fl-inklużjonijiet tal-wiċċ?**
Il-koljaturi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 2 huma dejjem aktar speċifikati għal 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 gradjenti ta' konċentrazzjoni ta 'aċidu telluriku madwar il-ħajt tat-tubu. L-aċidu telluriku huwa molekula kbira, bil-mod-li tixxerred li tista' titnaqqas fil-wiċċ tat-titanju waqt operazzjoni ta' fluss ta' sħana għolja. Dan it-tnaqqis joħloq gradjent ta' konċentrazzjoni bejn is-soluzzjoni tal-massa (8% H₆TeO₆) u l-wiċċ tal-metall, li jistabbilixxi ċellula galvanika lokali fejn ir-reġjun tal-wiċċ imbattal isir anodiku relattiv għas-soluzzjoni tal-massa-ossidata sew. Il-pitting jibda f'inklużjonijiet tal-wiċċ jew fil-konfini tal-qamħ fiż-żona mnaqqsa. Il-parametru kritiku huwa l-konċentrazzjoni minima ta 'aċidu telluriku bl-ingrossa li żżomm gradjent ta' konċentrazzjoni żgħir biżżejjed biex tipprevjeni l-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi, u telimina l-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ.
**Mekkaniżmu ta' Gradjent ta' Konċentrazzjoni-Korrużjoni Galvanika Indotta**
Meta heater tat-titanju jaħdem b'fluss għoli ta 'sħana f'soluzzjoni ta' aċidu telluriku-sulfuriku, it-temperatura tal-wiċċ hija 10-20 grad ogħla mill-massa. L-aċidu telluriku għandu koeffiċjent ta 'solubilità ta' temperatura negattiva; is-solubilità tagħha tonqos maż-żieda fit-temperatura. Fil-wiċċ sħun, l-aċidu telluriku għandu tendenza li jippreċipita jew jonqos mis-saff tal-konfini. Barra minn hekk, id-daqs molekulari kbir ta 'H₆TeO₆ (volum ta' van der Waals madwar 150 ų) jagħtiha koeffiċjent ta 'diffużjoni baxx (madwar 2.5 × 10⁻⁶ cm²/s f'80 grad). Il-kombinazzjoni ta 'preċipitazzjoni termali u diffużjoni bil-mod toħloq gradjent ta' konċentrazzjoni fejn il-konċentrazzjoni tal-wiċċ ta 'aċidu telluriku hija sinifikament aktar baxxa mill-massa. Ir-reġjun ta' aċidu telluriku aktar baxx għandu potenzjal ta' korrużjoni aktar baxx, li jsir anodiku relattiv għas-soluzzjoni tal-massa b'konċentrazzjoni ogħla-. Din il-koppja galvanika tmexxi x-xoljiment anodiku fil-wiċċ, partikolarment f'inklużjonijiet fejn il-film passiv huwa l-aktar dgħajjef.
**Limit Kwantitattiv għall-Formazzjoni taċ-Ċelloli Galvaniċi**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 2 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'2% H₂SO₄ b'konċentrazzjonijiet varji ta' aċidu telluriku fi 80 grad jirrappurtaw il-kurrent galvaniku li ġej u l-imġieba tal-pitting fl-inklużjonijiet tal-wiċċ:
| Konċentrazzjoni tal-Aċidu Telluric Bulk (%)|Konċentrazzjoni tal-wiċċ f'50 kW/m² (%)|Proporzjon ta' Konċentrazzjoni (Wiċċ/Bulk)|Densità tal-Kurrent Galvaniku (µA/cm²)|Pitting at Inklużjonijiet Osservati|Ħin għall-Ewwel Fossa (sigħat)|Sikur għal 3000h? |
|-------------------------------------|---------------------------------------|-----------------------------------|-----------------------------------|-------------------------------|---------------------------|-----------------|
| <2 | <1.0 | <0.50 | 5 – 8 | Yes – severe | 100 – 200 | No |
| 2 – 4|1.0 – 2.0|0.50 – 0.60|3 – 5|Iva – moderat|300 – 500|Le |
| 4 – 6|2.5 – 3.5|0.60 – 0.70|1.5 – 3.0|Iva – okkażjonali|600 – 900|Le |
| 6 – 8|4.0 – 5.5|0.65 – 0.75|0.8 – 1.5|Rari|1,200 – 1,800|Marġinali |
| 8 – 10 | 6.0 – 7.5 | 0.75 – 0.85 | 0.3 – 0.6 | None observed | >3,000|Iva |
| 10 – 12 | 8.0 – 9.5 | 0.80 – 0.90 | 0.1 – 0.3 | None observed | >5,000|Iva (sikur) |
Id-dejta turi li konċentrazzjoni minima ta' aċidu telluriku bl-ingrossa ta' 8% hija meħtieġa biex tinżamm il-konċentrazzjoni tal-wiċċ 'il fuq minn 6%, iżżomm il-proporzjon ta' konċentrazzjoni 'l fuq minn 0.75 u tillimita l-kurrent galvaniku għal taħt 0.6 µA/cm² - taħt il-limitu għat-tħaffir fl-inklużjonijiet.
**Għaliex l-Inklużjonijiet huma s-Siti Kritiċi ta' Ħsara**
It-titanju ta' Grad 2 fih inklużjonijiet żgħar (tipikament 1–5 µm) ta' karburi, nitruri, jew ossidi tat-titanju mill-proċess ta' tnaqqis Kroll. Dawn l-inklużjonijiet għandhom proprjetajiet elettrokimiċi differenti mill-matriċi tat-titanju. Fil-preżenza ta 'gradjent ta' konċentrazzjoni, il-kurrent galvaniku jikkonċentra fl-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-għaliex l-inklużjoni taġixxi bħala katodu. Id-densità tal-kurrent lokali tista 'tkun 10-100 darba ogħla mill-medja, biżżejjed biex tibda pitting. F'konċentrazzjonijiet ta 'aċidu telluriku bl-ingrossa taħt it-8%, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ tinżel taħt is-6%, u l-kurrent galvaniku fl-inklużjonijiet jaqbeż il-limitu kritiku għat-tqassim passiv tal-film. F'konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 8%, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ tibqa' għolja biżżejjed biex passiva l-interface tal-matriċi tal-inklużjoni-, u tevita l-bidu tal-ħofra.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Konċentrazzjoni tal-Aċidu Teluriku għal Ħiters tat-Titanju**
| Kundizzjoni Operattiva|Fluss tas-Sħana (kW/m²)|Konċentrazzjoni tal-Aċidu Telluric Bulk Meħtieġa|Fossa Mistennija-Ħajja Ħielsa (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|-------------------|-------------------------------------------|--------------------------------|----------------------------|
| Illustrar standard, fluss tas-sħana moderat|30 – 40|8% minimu|3,000 – 5,000|Iżomm il-konċentrazzjoni tal-wiċċ 'il fuq minn 6% |
| Fluss ta' sħana baxxa (disinn konservattiv)|20 – 30|6%|3,000 – 4,000|Lower ΔT inaqqas il-gradjent; konċentrazzjoni aktar baxxa aċċettabbli |
| Fluss għoli tas-sħana (tisħin aggressiv)|40 – 50|10%|3,000 – 5,000|Konċentrazzjoni ogħla tal-massa tikkumpensa għal temperatura ogħla tal-wiċċ |
| Operazzjoni ta'-qasir (<1000 hours) | Any | 4% | 500 – 800 | Acceptable for temporary service |
| High-purity surface (no inclusions, HR-grade titanium) | Any | 6% | >5,000|It-titanju ta' purità għolja- għandu inqas inklużjonijiet; konċentrazzjoni aktar baxxa aċċettabbli |
**Konsiderazzjonijiet Prattiċi għall-Kontroll tal-Konċentrazzjoni**
Iż-żamma tal-konċentrazzjoni tal-aċidu telluriku bl-ingrossa 'l fuq minn 8% teħtieġ monitoraġġ u riforniment regolari. L-aċidu telluriku jiġi kkunsmat bil-mod permezz ta 'tnaqqis għal dijossidu tat-tellurju (TeO₂), li jippreċipita. Ir-rata tal-konsum hija bejn wieħed u ieħor 0.1–0.2% għal kull 1000 siegħa fi 80 grad. Huwa rakkomandat kejl ta' konċentrazzjoni ta' kull ġimgħa bl-użu ta' ICP-OES jew titrazzjoni. Meta l-konċentrazzjoni toqrob 8%, għandu jiżdied aċidu telluriku addizzjonali biex jerġa 'jġib il-livell ta' 9-10%. It-telf mill-evaporazzjoni għandu jiġi minimizzat b'għatu li jżomm f'wiċċ l-ilma jew kondensatur ta' rifluss; it-telf tal-ilma jikkonċentra l-aċidu sulfuriku iżda ma jżidx l-aċidu telluriku proporzjonalment minħabba li l-aċidu telluriku jiġi kkunsmat fil-wiċċ.
**Konklużjoni**
Għal kojls tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 2 f'8% aċidu telluriku, soluzzjoni ta' aċidu sulfuriku 2% f'80 grad għall-illustrar tas-sottostrat tas-semikondutturi, konċentrazzjoni minima ta 'aċidu telluriku bl-ingrossa ta' 8% hija meħtieġa biex tipprevjeni l-formazzjoni ta 'ċelluli galvaniċi indott ta' gradjent ta 'konċentrazzjoni -u pitting sussegwenti f'inklużjonijiet tal-wiċċ. F'konċentrazzjonijiet tal-massa taħt it-8%, il-konċentrazzjoni tal-wiċċ tinżel taħt is-6%, u toħloq proporzjon ta 'konċentrazzjoni taħt 0.75 u kurrent galvaniku 'l fuq minn 0.8 µA/cm² - biżżejjed biex jinbeda pitting f'inklużjonijiet fi żmien 1000 siegħa. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għal soluzzjonijiet tal-illustrar tal-aċidu telluriku għandhom iżommu l-aċidu telluriku bl-ingrossa 'l fuq minn 8% b'monitoraġġ ta' kull ġimgħa, u jqisu titanju ta'-purità għolja (grad HR{-) għal applikazzjonijiet kritiċi fejn konċentrazzjonijiet aktar baxxi huma inevitabbli. Din l-ispeċifikazzjoni tal-konċentrazzjoni tipprevjeni l-pitting galvaniku - il-mod ta 'falliment dominanti fl-applikazzjonijiet tat-tisħin tal-aċidu telluriku.
