Nima uchun 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan po'latdan yasalgan 45-55 darajali temir xlorid eritmalaridagi elektr isitish quvurlari bir xil konsentratsiyada toza temir xloridda passiv bo'lib, 100 soat ichida qoldiq konlari ostida yoriqlar korroziyasi tufayli ishlamay qoladi?

Temir xlorid (FeCl3) odatda bosilgan elektron platalar uchun, metallarni kimyoviy frezalashda va suvni tozalashda etchant sifatida ishlatiladi. Temir xloridni qayta ishlash tanklaridagi elektr isitish quvurlari va qirqish uskunalari doimiy o'chirish tezligini saqlab turish uchun 45-55 daraja oralig'ida ishlaydi. PCB ishlab chiqaradigan fabrikalarning daladagi nosozliklari ajoyib va ​​operatsion jihatdan ahamiyatli naqshni ochib beradi: 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqlar g'ilof yuzasida qoldiqlar (mis zarralari, fotorezist qoldiqlari, organik plyonkalar) to'planganda 100-200 soat ichida tezda yoriqlar korroziyasi bilan ishlamay qoladi. Bir xil konsentratsiyada (40-45 daraja Bé, taxminan 38-42% FeCl3) toza, filtrlangan temir xloriddagi bir xil qoplamalar 12-24 oy davom etadi, faqat engil bir xil qirqish bilan. Buzilish mexanizmi temir xloridning o'zi emas - 316 toza FeCl3 (yiliga 0,1-0,3 mm) da qabul qilinadigan yagona korroziyaga chidamliligiga ega. Chiqindi zarralari kisloroddan tashqari temir ionlarini ushlab turadigan va kontsentratsiya qiluvchi yoriqlar hosil qiladi va passiv plyonkani saqlash uchun mas'ul bo'lgan oksidlovchi Fe3+ turlarini mahalliy ravishda yo'q qilishga imkon beradi. Yoriq ichida Fe{19}} Fe{20}} ga kamayadi va oksidlanish-qaytarilish potentsiali SCEga nisbatan +500 mV dan -100 mV gacha o'zgaradi va gidroliz jarayonlari natijasida xlorid kontsentratsiyasi ortadi. Shunday qilib hosil bo'lgan muhit FeCl3 massaviy eritmasiga qaraganda ancha dushman bo'lib, 316 g'ilofiga yiliga 5 mm dan yuqori mahalliy tezlikda hujum qiladi. U FeCl3 qoldiqlari ostida yoriqlar korroziyasining tezlashishini baholaydi va passivlikni saqlashda Fe3+ oksidlovchi muhim rolini tavsiflaydi. U temir xlorid isitgichlariga xizmat ko'rsatish uchun filtrlash va tozalash bo'yicha takliflarni taqdim etadi.

316 Temir xloriddagi yoriqlarning buzilishi va passivatsiya mexanizmi
Temir xlorid oksidlovchi kislotadir. Fe³⁺/Fe²⁺ oksidlanish-qaytarilish juftligining standart potentsiali +0.77 V va SHE ga teng. Konsentrlangan FeCl3 eritmalarida (40%, ca. 2.5 M Fe3+) ​​316 zanglamaydigan po'latning ochiq tutashuv potentsiali passiv diapazon ichida +450 dan +550 mV va SCE - ga teng. Fe{14}} ning yuqori kontsentratsiyasi katodik depolarizator sifatida ishlaydi, bu esa passiv xrom oksidi qatlamini yuqori xlorid (~230 000 ppm Cl− 40% FeCl3). 316 ishtirokida ushlab turishga imkon beradi. 316 barqaror korroziya tezligini ko'rsatadi, ko'pincha kimyoviy eritmalar orqali yiliga 0,1-0 mm. elektrokimyoviy chuqurlik.

Ammo bir parcha parcha (mis, organik qoldiq yoki hatto temir gidroksid to'plami) g'ilof yuzasiga o'tirsa, u yoriq hosil qiladi. Bu yoriqda Fe 3+ ning massadan tarqalishi cheklangan. Metall yuzasida Fe 3+ kamayishi (Fe 3+ + e - → Fe 2+) yoriqda Fe 3+ ni iste'mol qiladi, natijada oksidlanish-qaytarilish potentsiali va Fe 3+ . kontsentratsiyasi pasayadi, kuchlanish +200 mV va SCE dan pastga tushganda, passiv plyonka yuqori bo'ladi. Bundan tashqari, yoriq eritmasi Fe2+ va Cr3+ gidrolizlanadi, H+ hosil qiladi va pH ni 1–2 gacha pasaytiradi. Past oksidlanish-qaytarilish potentsiali, past pH va ko'tarilgan xloridning birgalikdagi ta'siri 316 ni ommaviy eritmadan 20 dan 50 baravar tez yo'q qiladigan muhitni ta'minlaydi.

Simulyatsiya qilingan qoldiq konlari ostida miqdoriy yoriq korroziyasi
Nazorat ostidagi sinovlar 50 daraja haroratda 40% FeCl 3 eritmasida (42 daraja Bé, pH taxminan 0,8) 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiq (1,5 mm devor, eritma bilan tavlangan, elektropolished) namunalarida o'tkazildi. Chiqindilarning uchta shakli simulyatsiya qilindi: mis zarralari (100-300 mkm, PCB bilan ishlov berish uchun xos), quritilgan fotorezist yoriqlar va PTFE boncuklar (inert nazorat). Namunalar 500 soatgacha cho'mildi va har bir zarracha turi ostidagi yoriqlar korroziyasi chuqurligi zarrachalar olib tashlanganidan keyin profilometriya bilan baholandi.

Chiqindi materiali vayronalar turi Yoriq boshlanishigacha bo'lgan vaqt (soat) 100 soatda (mkm) yoriqning korroziya chuqurligi 500 soatda (mm/yilda) bir xil hajmdagi korroziya darajasi
Clean control (no debris)None >500 (yo'q) 0 0 0.18
Mis zarralari Metallic Cu 20 45 310 (480 soatda teshilish) 0,18
Mis zarralari (O2 ni olib tashlash uchun N2 tozalangan) Metall Cu, gazsizlangan 15 65 420 (380 soatda teshilish) 0,20
Quritilgan fotorezist parchalariOrganisk polimeri 35 25 180 0,18
Inert PTFE boncuklar PTFE 120 8 35 0.18
mis + temir gidroksidi floklari Aralashtirilgan kon 10 75 500+ (320 soatda teshish) 0,18
Zanglamaydigan po'latdan yasalgan sharf (316 zarracha) 316 grit 80 12 50 0.18
Eng tajovuzkor metall mis axlatlari orasida bo'lib, 480 soatda (20 kun) 1,5 mm devorga kirib borgan. Mis FeCl3 da 316 gacha katodikdir (mis korroziya potentsiali SCEga nisbatan +300 mV atrofida, 316 esa dastlab +500 mV da, lekin mis uzoqroq faoldir). Mis qoldiqlari va 316 g'ilof orasidagi galvanik juftlik yoriqlar hujumini tezlashtiradigan qo'shimcha anodik oqim hosil qiladi. Fotorezist qoldiqlari kechiktirilgan, ammo baribir muhim hujumni keltirib chiqaradi. Yoriqlar korroziyasi inert PTFE boncuklari bilan chegaralangan, bu esa o'tkazuvchan bo'lmagan, reaktiv bo'lmagan qoldiq zarrachalari metall qoldiqlarga qaraganda kamroq zararli ekanligini ko'rsatadi.

Chiqindilarning kattaligi va qoplamasining Crevice Attack tezligiga ta'siri
Yoriq korroziyasining zo'ravonligi qoldiqning kattaligiga, qoplamaning zichligiga va chiqindi materialning o'tkazuvchanligiga bog'liq. Turli o'lchamdagi mis zarralari va turli sirt qoplamalari (100 soat, 40% FeCl3, 50 daraja) bilan sinovlar shuni ko'rsatdi:

Copper Particle Size (μm) Surface Coverage (%)Maximum Crevice Depth at 100 hours (u)Time to Perforation (hours) Mechanism 50-100 5 15 >500 ta izolyatsiya qilingan yoriqlar
50-100 20 35 480 Oʻzaro taʼsir qiluvchi yoriqlar (koʻp)
100-300 5 28 500 Kattaroq zarrachadan chuqurroq yoriq
100-300 20 55 350 Jiddiy, tez teshilish 300-500 5 45 420Yuqorroq zarralar tufayli chuqurroq yoriqlar paydo bo‘ladi.
300-500 20 85 250 Haddan tashqari hujum
Aralash o'lchamlar (100-500) 40 120 180 Yoriqlar uzluksiz tarmog'i
Katta mis zarralari (300-500 um) minimal qoplama (5%) bo'lsa ham, sezilarli zarar etkaziladi, qobiqning ishlash muddati 420 soatgacha (17,5 kun) kamayadi. Katta zarralar 250 soat ichida (10,4 kun) 20% qoplamada teshilishga olib keladi. Haqiqiy PCB qirqish vannalarida mis zarralari qoplamasi tanklar va isitgichlar tubida cho'kmalarning cho'kishi tufayli 30-40% dan ko'proqqa yetishi mumkin, bu filtrlashsiz yoki etarli bo'lmagan o'simliklarda tez buzilishlarni tushuntiradi.

Isitgichning ishlash muddati Filtrlash va vannaga texnik xizmat ko'rsatishning ahamiyati
PCB sanoatidan olingan ma'lumotlar vannaning tozaligi va 316 isitgichning ishlash muddati o'rtasidagi tasdiqlangan bog'liqlikni ko'rsatadi. Temir xloridning qayta sirkulyatsiyasi (40-45 daraja Bé, 48-52 daraja) bo'lgan 19 ta ishlov berish liniyasini ko'rib chiqishda isitgichni almashtirish intervallari va filtrlash amaliyotlari kuzatildi:

Filtrlash turi Zarrachalarni olib tashlash ko'rsatkichi To'xtatilgan qattiq moddalar (ppm) Isitgichning odatdagi o'rtacha ishlash muddati (oylar) Ishlamay qolish rejimi dominant
Filtrlash Yo'q 500-2000 1-3 Mis qoldiqlari ostidagi yoriq
Qop filtri (100 mkm) 100 mkm Nominal 200-500 3-6 Kichik zarrachalar ostidagi yoriq
Kartrij filtri (25 mkm) 25 mkm mutlaq 50-150 6-12 Yoriq + engil chuqurchalar
Kartrij filtri (5 mkm) 5 mkm mutlaq 10-30 18-24 Faqat bir xil o'qlash
5 mikron kartrij + magnit separator 5 mkm + temirni olib tashlash<5 30+ Light attack
5 mkmlik kartrij filtrlash va magnit ajratish qurilmasi toza laboratoriya sozlamalariga o'xshash 30+ oylik isitgichning ishlash muddatini berdi. Magnit separator gorizontal yuzalar va isitgichlarga joylashadigan kichik mis zarralarini yo'q qildi.

Temir xloridli isitgich xizmatining ta'sirini kamaytirish strategiyalari
Temir xloridli isitgichlarda qoldiqlar{0}}bilan yoriqlar korroziyasini oldini olish yoki keskin kamaytirishning uchta usuli. Zarrachalarni nazorat qilish eng samarali hisoblanadi. Metall mis zarralarini ushlash uchun yuqori oqimdagi magnit separatorli resirkulyatsiya halqasiga 5-10 um mutlaq kartrij filtrini o'rnating. To'xtatilgan qattiq moddalarni 20 ppm dan past darajada saqlang. Vaqti-vaqti bilan qayta yuvish yoki filtrni almashtirishni talab qiladi.

Ikkinchi texnika isitgichning yo'nalishini va sirt dizaynini o'z ichiga oladi. Yuqori yuzalarda qoldiqlar to'planmasligi uchun isitgichlarni gorizontal emas, balki vertikal holatda joylashtiring. Gorizontal isitgichlar zarrachalarni cho'ktirish uchun tovoqlardir. Cho'kma qoldiqlarini chetga surib qo'yish uchun hozirgi gorizontal isitgichning ustiga silliq, egilgan qalqon qo'shing. Chiqindilarning yopishishini kamaytirish uchun elektropolislangan qoplamali sirtlar (Ra 0,4 mkm dan kam yoki unga teng) tavsiya etiladi. Qo'pol yuzalar zarrachalarni ushlab turishga moyildir.

Uchinchisi, davriy tozalashni amalga oshirishdir. Ba'zi qoldiqlar hatto filtrlash bilan ham to'planadi. Isitgich yuzalarini har hafta yuqori bosimli suv oqimi (1000-2000 psi) yoki yumshoq neylon cho'tka bilan tozalang. Metall cho'tkalarni ishlatmang, chunki ular sirtni qirib tashlashi va ko'proq yoriqlar hosil qilishi mumkin. Muhim ifloslanish uchun 5-10% limon kislotasini 50 daraja C da 15 daqiqa davomida cho'mdirish 316 ga zarar bermasdan mis konlarini eritib yuboradi.

Temir xlorid xizmati uchun boshqa materiallar
Agar zarrachalardan xoli sharoitlarni saqlab qolish uchun filtrlash va tozalashga-tayanib bo'lmasa, g'ilof materialini yangilash ma'lum darajada yordam beradi, garchi hech qanday umumiy qotishma juda agressiv FeCl₃ mavjudligida yoriqlar korroziyasiga qarshi immunitetga ega emas.

Qopqoq materiali mis qoldiqlari ostidagi yoriqlar korroziyasi darajasi (40% FeCl3, 50 daraja) (mm/yil)Nisbiy xarajat (vs. 316)Filtrlanmagan FeCl3 uchun tavsiya etiladi? 316 zanglamaydigan po'latdan 5-10 (teshilgan<500 hrs) 1.0 No 904L (UNS N08904) 2-4 (perforation in 1000-1500 hrs) 2.5 Marginal
Qotishma C-276 (UNS N10276) 0.5-1.0 8.0 Qabul qilinadi, ozgina axlat
Titan 2-darajali<0.1 (minimum crevice) 2.2 Yes, great 
Tantal<0.01 20+ Over-specification
Titan 2-darajasi temir xloridga juda chidamli va u qoldiq ostida yoriqlar korroziyasining tezlashishini boshdan kechirmaydi. Titandagi passiv plyonka kengroq potentsial diapazonda barqarorroq va xloridning parchalanishiga- kamroq sezgir. Temir xlorid bilan ishlov berish liniyalarida 316 dan titan qoplamalariga o'tgan PCB zavodlarida isitgichning ishlash muddati 5-10 yil, bir xil filtrlanmagan vannalarda 316 ta uchun 1-6 oy.

Samarali filtrlash (5 mkm mutlaq yoki undan yuqori) va hujjatlashtirilgan to'xtatilgan qattiq moddalar < 20 ppm bo'lgan tizimlar uchun 316 zanglamaydigan po'latdan quyidagi talablar bajarilsa, qabul qilinishi mumkin: isitgichning vertikal yo'nalishi, elektropolislangan sirt qoplamasi (Ra 0,4 mkm dan kam yoki unga teng) va har hafta chiqindilar to'planishini vizual tekshirish.