Degradacija spoja od tvrdih čestica silicijevog dioksida i reakcija fluorid silikata
Jetkanje stakla PCB-a, obrada silikonskih pločica i rezervoari za keramičku površinsku obradu stvaraju masivni fini suspendirani prah silicijum dioksida pomiješan s otopinom za jetkanje koja sadrži fluorid-. Tvrda zrnca silicijum dioksida kontinuirano cirkulišu preko PTFE potopnih grijača pod protokom pumpe, uzrokujući trajno mehaničko ribanje. U međuvremenu, silicijum dioksid reaguje sa slobodnim jonima fluorida i formira korozivne silikatne komplekse koji se čvrsto prianjaju za zidove cevi nakon isparavanja tečnosti. Prekriveno oštećenje abrazivnog trenja i silikatnog hemijskog jetkanja daleko nadmašuje jedno-starenje, što dovodi do brzog površinskog matiranja i stanjivanja zidova po obodu. Laboratorijski uporedni podaci o starenju pokazuju da grijači koji rade sa kontinuiranom filtracijom od silicijum dioksida održavaju stabilan radni vijek od 18-24 mjeseca, dok jedinice izložene nefiltriranom suspenziji silicijum dioksida razvijaju široko rasprostranjena oštećenja spoja u roku od 10 mjeseci. Ovaj članak analizira dvostruke mehanizme degradacije izazvane silicijum dioksidom{10}, objašnjava suštinski inženjerski kompromis-između ciklusa održavanja filtera i dugotrajnog-integriteta grijača i pruža standarde za poklapanje grijača otpornih na siliciju{13}}.
Ključni inženjerski kompromis-između održavanja filtera i efikasnosti proizvodnje
Instalacija visoko{0}}preciznih višestepenih-filtara od silicijum dioksida i svakodnevno čišćenje mulja u potpunosti zaustavljaju suspendovani prah silicijum dioksida i blokiraju dvostruko abrazivno-oštećenje od nagrizanja, ali česta zamjena filtera i čišćenje sedimenta rezervoara zahtijevaju rad i obustavljaju proizvodnju. Produženje servisnih intervala filtera smanjuje opterećenje dnevnog održavanja, ali nefiltrirani silicijum se akumulira u kadi i kontinuirano nosi i hemijski erodira PTFE jakne tokom dugih smjena. Standardni glatki liveni PTFE uranjajući grijač pruža opću otpornost na razrijeđenu otopinu fluorida, bez kompaktne modifikacije protiv -poprečne abrazije-povezane modifikacije. Čvrste čestice silicijevog dioksida lako grebu meke površine fluoropolimera, a ostaci silikata infiltriraju ogrebotine kako bi povećali brzinu hemijskog jetkanja.
Tabela rizika dvostruke degradacije koncentriranog silicijum dioksida i PTFE imerzijnog grijača
| Dnevna gustoća suspenzije silicijevog dioksida | Kontinuirano trajanje kontakta sa silicijum dioksidom | Kombinirana abrazija-Brzina akumulacije jetkanja | Prosječan stabilan vijek trajanja | Preporučena struktura grijača otporna na siliciju{0}} |
|---|---|---|---|---|
| Opremljen niskim silicijumskim dioksidom, 1μm preciznim filterom | Manje ili jednako 3 sata dnevnoj cirkulaciji čestica | Sporo, slaba linearna ogrebotina i lagana promjena boje na površini | 17–23 mjeseca | Standardni uronjeni grijač od poliranog PTFE-a |
| Srednji silicijum, samo gruba mrežasta filtracija | 3-7 sati neprekidnog strujanja silicijum dioksida | Umjereno širenje ogrebotina i silikatna mikro-ekspanzija na liniji tekućine | 11–15 mjeseci | Površinski zbijeni grijač srednje debljine-zida od fluorida-otpornog PTFE-a |
| Visoko zasićeni silicijum dioksid, bez namenske filtracije | Preko 7 sati kruženje silicijum dioksida --sat | Brzi duboki abrazivni žljebovi i potpuno razrjeđivanje silikatne krtosti cijevi | 4–9 mjeseci | Visoka poprečna-veza, bešavni debeli-zidni anti-potopni grijač od PTFE od silicijevog dioksida |
Dvostruka abraziona silika{0}}Mehanizam degradacije hemijskog jetkanja
Silicijum prah ima visoku Mohs-ovu tvrdoću. Cirkulirajuća tekućina pokreće bezbroj oštrih zrna silicijum-dioksida da se sudaraju i trljaju o površine PTFE cijevi, izrezujući guste linearne žljebove za ogrebotine i razbijajući originalnu glatku kompaktnu fluoropolimernu barijeru. Ove ogrebotine stvaraju kanale infiltracije za produkte reakcije fluora{2}}silikata. U zagrijanim kupkama za jetkanje fluora, silicijum reaguje sa slobodnim jonima fluora da bi stvorio visoko korozivne fluorosilikatne komplekse. Nakon što tečnost ispari na površinama grijača tokom rada, koncentrirani silikatni ostaci ostaju zarobljeni unutar ogrebotina od silicijum dioksida. Pod dugotrajnom visokom temperaturom, silikatna jedinjenja kontinuirano napadaju molekulske lance ugljika-fluora, urezuju mikro-udubine duž svakog braznog žlijeba. Ponavljani ciklusi grijanja{9}}hlađenja proširuju defekte spoja nastalih abrazijom i jetkanjem. Korozivna fluorid silikatna tečnost prodire duboko u ogrebotine{11}}kompozitne defekte i prodire u praznine između vanjskog PTFE omotača i unutrašnje izolacije. Ostaci vodljivih silikatnih jona talože se unutar izolacionih slojeva vlakana, formirajući trajne kanale curenja koji stalno smanjuju ukupni otpor izolacije pomerajući se po pomaku. Oštećenje se ravnomjerno raspoređuje na potpuno potopljene dijelove cijevi sa koncentrisanim trakama kvara na granicama tečnog-vazduha gdje se mulj silicijevog dioksida najviše akumulira.
Opasnosti u proizvodnji uzrokovane razgradnjom spoja silicijum dioksida
Oštećene ogrebotine i silikatne rupice postepeno smanjuju otpor izolacije, pokrećući često -isključivanje struje za zaštitu od curenja i prekidajući kontinuirane rasporede serijske obrade poluvodiča i PCB-a. Mulj silicijevog dioksida zarobljen unutar abrazivnih žljebova formira debele toplotno{2}}izolacione slojeve zaprljanja, stvarajući fiksne žarišne tačke koje ubrzavaju potrošnju aditiva za kupanje i povećavaju mjesečne troškove dopunjavanja kemikalija. Progresivno dvostruko oštećenje zida na kraju stvara rupe u cijevima koje prožimaju, omogućavajući direktan kontakt između žica za grijanje i fluorid-silikatne korozivne tekućine i uzrokujući iznenadni kratak spoj-otpada grijača. Odvojeni krhki PTFE fragmenti pomiješani sa prahom silicijevog dioksida kontaminiraju precizne silikonske pločice i pločice, stvarajući neujednačenu dubinu jetkanja i defekte površinskih čestica koji naglo povećavaju stopu otpada od proizvoda.
Gradirano usklađivanje i optimizacija filtracije silicijuma
Nisko{0}}rezervoari za nagrizanje silicijum dioksida sa preciznom finom filtracijom mogu koristiti standardni uronjeni grijač od poliranog PTFE; očistite talog silicijum dioksida na dnu rezervoara jednom nedeljno kako biste smanjili koncentraciju cirkulišućih čestica. Srednje-Linije za jetkanje PCB-a sa grubom jednostepenom filtracijom-odaberite površinski zbijeni srednje debeo-zid sa fluoridom-potopnim grijačom otpornim na silicijum dioksid. Gusta zbijena površinska struktura slabi trenje rezanja silicijevog dioksida i usporava infiltraciju ostataka fluorosilikata u površinske defekte. 24-satni kontinuirani rezervoari za kiseljenje silicijumskih pločica sa visoko zasićenom suspenzijom silicijum dioksida moraju opremiti visoku poprečnu-vezu bez šavova debele-zidove protiv silicijevog dioksida i toplinu sa PT-om{10}. Gusta poprečno{12}}povezana molekularna barijera istovremeno je otporna na abraziju tvrdog silicijuma i dugotrajno-fluorosilikatno katalitičko jetkanje. Pravila rada za pomoćnu kontrolu silicijevog dioksida: instalirajte dvostepene pregrade za sedimente prije cirkulacionih pumpi za hvatanje velikih aglomerata silicijum-dioksida uzvodno; usvojiti niski-blagu cirkulaciju protoka kako bi se smanjila sila udarca čestica silicijuma na površine grijača; redovno vršite ispiranje vrućom razrijeđenom kiselinom kako biste otopili nakupljene ostatke fluorosilikata sa zidova cijevi.
Zaključak
Preuranjeno-preuranjeno starenje PTFE grijača u kupkama za jetkanje sa silicijum-dioksidom-fluoridom po cijeloj dužini potiče od mehaničke abrazije tvrdih suspendovanih čestica silicijum-dioksida i katalitičkog hemijskog jetkanja fluorosilikatnim kompleksima, umjesto korozije na bazi jedne uniformne kiselinske{2}}bazne kupke. Običnom tankom glatkom nepovezanom-poprečno-povezanom PTFE-u nedostaje kompaktan anti-površinski tretman protiv abrazije i fluorid-silicijum stabiliziran unakrsno-pojačanje da bi izdržao dugotrajne-dvostruke cikluse oštećenja silicijum dioksida. Primjena više-protokola za finu filtraciju i redovno uklanjanje silicijum dioksida, uparene sa zbijenim ili poprečno povezanim debelim-protuzidnim-silicijumskim profilisanim strukturama grijača usklađenim sa gustinom suspendovanog silicijum dioksida, može efikasno spriječiti linearno stvaranje mikro{15} grebanja{15} silicijum-dioksida. Prilagođena obrada površinskog sabijanja i parametri debljine stijenke ojačane cijevi mogu se dizajnirati na osnovu dnevne zapremine cirkulacije silicijum dioksida kako bi se održale netaknute glatke performanse grijanja za rezervoare za obradu silicijumom{17}}bogatih preciznim jetkanjem.
