Mis issiqlik tarqatuvchi qatlamning oksidlanishi-Plastinkaning uzoq muddatli ishlashiga qanday ta'sir qiladi?

Isitish plitasi ichidagi chiroyli pushti mis issiqlik tarqatuvchi uzoq vaqt davomida porlab turmaydi. Ko'tarilgan haroratda minglab soatlardan so'ng, sirt asta-sekin qoraya boshlaydi, chunki metall ustida nozik oksidli qatlamlar o'sadi. Ushbu o'zgarish odatda kosmetik qarish sifatida e'tibordan chetda qoladi. Biroq, plastinaning o'zi termal harakatini biroz o'zgartiradi.

Mis issiqlik tarqatuvchi oksidlanish plitasining ishlashi bo'yicha uzoq muddatli munozarada savol oksidlanish sodir bo'ladimi yoki yo'qmi, bu oksidning vaqt o'tishi bilan evolyutsiyasidir. Yupqa barqaror oksid qatlami termal radiatsiya xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Biroq, qalin va beqaror oksid shkalasi oxir-oqibatda issiqlik tarqaladigan sirtning mexanik va termal yaxlitligini buzishi mumkin.

Nima uchun misni issiqlik tarqatuvchi sifatida ishlatish kerak?
Mis hali ham juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli issiqlik tarqalishi uchun eng yaxshi muhandislik materiallaridan biri hisoblanadi.

Standart imtiyozlarga quyidagilar kiradi:

Yanal issiqlik uzatish tez

Pastroq harorat gradyanlari.

Plastinka sirtining yaxshiroq bir xilligi

Tez termal javob.

Mashinada oson

Ko'pgina sanoat isitish plitalari alyuminiy, po'lat yoki keramika ishlaydigan sirtlari ostidagi mis qatlamiga ega bo'lib, mahalliy isitgichning chiqishini plastinka maydoniga teng ravishda taqsimlaydi.

Ammo misning termal afzalliklari yaxshi ma'lum bo'lgan cheklov,-havoda yuqori haroratda oksidlanish bilan muvozanatlanadi.

Mis oksidlanishining dastlabki bosqichlari.
Mis issiqlik va kislorodga ta'sir qilganda, uning yuzasida oksidli birikmalar hosil qiladi.

Asosiy oksidlar:

Cu2O (kuproz oksidi)

Mis oksidi (CuO)

Yupqa oksidli qatlam
Oksid qatlami birinchi navbatda saqlanib qoladi:

Super yupqa

Qattiq yopishtiring

Juda barqaror

Xuddi shu narsa sirt ustida

Ushbu bosqichdagi oksidlanish jarayoni odatda sust va oldindan aytib bo'ladi.

Oksidli adyol dastlab do'stdir, lekin agar yovvoyi holda qolsa, xoin peeling dushmani bo'lishi mumkin.

Yupqa oksidli qatlamlar termal ishlashga qanday ta'sir qiladi
Haqiqatan ham, eng erta oksidlanish bosqichida kichik termal foyda olish mumkin.

Yuqori sirt emissiyasi
Yangi metall mis nisbatan past emissiyaga ega, ya'ni u issiqlik energiyasini ham chiqarmaydi.

Mis oksidi sirtlarining emissivlik darajasi ancha yuqori. Oksid plyonkasi oshgani sayin:

Termal nurlanish samaradorligi yaxshilanadi

Radiatsion issiqlik uzatish biroz yaxshilanadi

Yuzaki issiqlik almashinuvi yanada samaralidir

Bu yuqori emissivlik mis yoyish moslamasi va isitish plitasining yig'ilishidagi uning atrofidagi strukturaviy elementlar o'rtasida issiqlik uzatishga ozgina ta'sir qilishi mumkin.

O'tkazuvchanlik ko'pchilik plastinalarda issiqlik uzatishning asosiy usuli hisoblanadi, ammo yuqori haroratlarda radiatsiya hissasi tobora muhimroq bo'ladi.

Ozgina, lekin haqiqiy foyda
Ta'sir odatda katta emas, balki kichik bo'ladi, lekin uni uzoq muddatli termal tizimlarda-o'lchash mumkin.

Ba'zi ilovalarda barqaror oksid qoplamining mavjudligi hatto yopiq plastinka bo'shliqlari ichida samaraliroq infraqizil energiya almashinuvini rag'batlantirish orqali termal bir xillikni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin.

Nima uchun haddan tashqari oksidlanish xavfli?
Oksidlanish yupqa yopishtiruvchi qoplama ishlab chiqarishdan tashqariga chiqqanda muammo paydo bo'ladi.

Oksidlanish tezligi harorat bilan ortadi.
Mis oksidlanishi haroratga nisbatan chiziqli emas. Buning o'rniga, javob tezligi ish haroratining oshishi bilan eksponent ravishda oshadi.

Yuqori haroratlarda:

Oksid qatlamlari tezroq ko'payadi

Shkala qalinligini oshiradi

strukturaviy barqarorlik yomonlashadi

Termal aylanish stressini oshiradi

Ular, shuningdek, uzoq muddatli ta'sir qilish-bilan yana tezlashadi.

Qalin oksidli shkalaning rivojlanishi
Oksidlanish bilan sirt rivojlanadi:

Oksid shkalasi mo'rt.

bir xil bo'lmagan o'sish hududlari

Interfeyslar qo'pol

Lokalizatsiyalangan stress konsentratsiyasi

Bu qalinroq shkala nozik boshlang'ich oksidi qoplamasi bilan solishtirganda mexanik jihatdan beqaror.

Delaminatsiya va termal kengayish mos kelmasligi
Eng muhim uzoq muddatli muammolardan biri bu mis va oksid qatlami o'rtasidagi issiqlik kengayish xususiyatlarining farqidir.

Differensial kengayish
Qizdirilganda va sovutilganda, mis oksidi asosiy mis substratdan farqli tezlikda kengayadi va qisqaradi.

Termal tsiklning takrorlanishi quyidagilarga olib keladi:

Fazalararo taranglikni hosil qilish

O'lchovdagi kichik yoriqlar

Progressiv delaminatsiya

Yuzaki cho'zilish

Oxir-oqibat, oksid qatlamining qismlari asosiy metalldan butunlay ajralib chiqishi mumkin.

Havo bo'shliqlari va termal qarshilik
Oksid parchalarining delaminatsiyasi bog'langan termal qatlamlar orasidagi mikroskopik bo'shliqlarga yoki havo bo'shliqlariga olib kelishi mumkin.

Ushbu bo'shliqlar bir qator muammolarni keltirib chiqaradi:

Pastroq issiqlik o'tkazuvchanligi

Mahalliylashtirilgan izolyatsion hududlar

Issiqlikning teng taqsimlanmaganligi

Sirtdagi issiq dog'lar

Termal beqarorlik

Hatto kichik bo'shliqlar ham termal transferga juda ko'p xalaqit berishi mumkin. Harakatlanmaydigan havo issiqlikni juda yomon o'tkazuvchidir.

Nozik plastinka tizimlarida bu lokal uzilishlar jarayonning bir xilligi va haroratning aniqligiga ta'sir qilishi mumkin.

Oksid hosil bo'lishining mexanik oqibatlari
Mis oksidi mis metallidan ancha qattiqroq.

Abraziv xususiyatlar
Bo'shashgan oksid zarralari qattiq bog'langan yoki mexanik yuklangan kontaktlarda abraziv aralashmalar sifatida harakat qilishi mumkin.

Mumkin bo'lgan ta'sirlar:

Sirpanadigan bo'g'inlarga kiying

Sirtni tirnash

Bog'lanish qatlamini yo'q qilish

Zarrachalar bilan ifloslanishning kuchayishi

Shu sababli, oksid qoldiqlari sezgir termal ishlov berish uskunalari uchun termal va mexanik ishonchlilik muammosini keltirib chiqarishi mumkin.

Oksidlanishni nazorat qilish dizayn strategiyalari
Plastinaning uzoq muddatli ishonchliligi nazoratsiz oksidning-ko'payishiga juda sezgir.

Alyuminiy kapsülleme
Odatdagi usul mis yoyish moslamasini alyuminiy plastinka korpusiga quyish yoki yopishtirishdir.

Ushbu protsedura:

Kislorod bilan aloqani kamaytiradi

Interfeys barqaror

Oksidlanish tezligini sekinlashtiradi

Mexanik yordamni kuchaytiradi

Yopilgan mis qatlamining oksidlanishi ochiq sirtga qaraganda ancha sekinroq.

Oksidlanishga chidamli{0}}mis qotishmalaridan foydalanish
Yuqori haroratda ba'zi mis qotishmalari shkala va termal buzilishlarga nisbatan yaxshi qarshilikka ega.

Ushbu qotishmalar quyidagi elementlarni o'z ichiga olishi mumkin:

Chromium

Zirkonyum

Nikel

Kumush.

Qotishmani to'g'ri tanlash interfeysning uzoq muddatli barqarorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Boshqariladigan atmosferaning ishlashi
Xususan, tizimlarda oksidlanish quyidagi yo'llar bilan ham kamayishi mumkin:

Inert gazli atmosfera

Vakuumda ishlash

Kam{0}}kislorodni qayta ishlash kameralari

Bu holatlar oksidlarning rivojlanishini umuman cheklaydi.

Uzoq muddatli ishonchlilik masalalari
Oksidlanishning plastinaning ishlashiga ta'siri darhol emas, asta-sekin va kümülatifdir.

Oksidlanishning dastlabki bosqichi yillar davomida yaxshi bo'lishi mumkin, ammo progressiv shkala shakllanishi oxir-oqibat sezilarli zararga olib keladi.

Ogohlantirish ko'rsatkichlari quyidagilar bo'lishi mumkin:

Issiqlik bir xilligining kuchayishi

Sekin isitish harakati

Barqaror issiq nuqtalar

Past issiqlik samaradorligi

Sirt haroratining o'zgarishi

Degradatsiya sekin kechadi va unumdorlik chegaralariga yetguncha ko'rinmasligi mumkin.

Xulosa
Yuqori haroratli plastinka tizimlarining tabiiy qarishi mis issiqlik tarqatuvchining kechiktirilgan oksidlanishini o'z ichiga oladi. Dastlabki bosqichlarda yupqa Cu2O va CuO plyonkalarini yaratish sirt emissiyasini oshirish orqali termal radiatsiya harakatini biroz yaxshilashi mumkin. Shunday qilib, bu doimiy oksid qatlami darhol kamchilik emas, balki engil termal afzallik berishi mumkin.

Muammo oksidlanish qalin, mo'rt shkalani ishlab chiqarishga o'tganda yuzaga keladi. Mis va uning oksidi qatlami o'rtasidagi issiqlik kengayishidagi farq oxir-oqibat yorilish, parchalanish va delaminatsiyaga olib kelishi mumkin. Bog'langan sirtlarda izolyatsiya qiluvchi havo bo'shliqlari mavjud bo'lganda, issiqlik tarqalish samaradorligi tezda pasayadi va mahalliy issiq nuqtalar paydo bo'lishi mumkin.

Uzoq muddatli ishonchlilik, natijada, muhrlangan interfeyslarni, himoya inkapsulyatsiyani va oksidlanishga chidamli mis qotishmalarini o'z ichiga olgan aqlli muhandislik dizayni orqali oksidlanishni boshqarishga bog'liq. Maqsad oksidning shakllanishini butunlay oldini olish uchun emas, balki oksidning qalin, beqaror va termal buzuvchi emas, balki nozik, barqaror va foydali bo'lishini ta'minlash uchun emas.

Murakkab termal tizimlarda issiqlikni boshqarishning eng samarali usuli, oxir-oqibat, yillar davomida uzluksiz ishlashdan keyin mexanik va termal barqaror bo'lgan interfeyslarga tayanadi.