Y Modd Methiant a Yrrir gan Dreiddiad-Meicro-adweithyddion HF
Mae micro-adweithyddion llif parhaus sy'n trin hydoddiannau asid hydrofflworig gwanedig, hyd yn oed ar grynodiadau hybrin o 0.1% i 1.0% HF, yn gosod mecanwaith methiant unigryw ar wresogyddion wedi'u hamgáu PFA. Yn wahanol i ymosodiad cemegol swmp lle mae asid crynodedig yn diraddio arwyneb y polymer, mae hybrin HF yn treiddio PFA cyfan trwy drylediad moleciwlaidd ac yn cyddwyso ar y rhyngwyneb craidd metel, gan achosi cyrydiad ar yr aloi gwaelodol. Mae dadansoddiad meintiol o 52 o osodiadau micro-adweithydd sy'n prosesu canolraddau fferyllol a chemegol mân yn dangos perthynas drothwy sydyn rhwng trwch wal PFA a'r amser sydd ei angen i HF treiddio gronni crynodiad cyrydol ar yr wyneb metel.
Cineteg Treiddiad HF Trwy PFA
Mae treiddiad asid hydrofluorig trwy fflworopolymerau yn dilyn trylediad Fickian gyda dibyniaeth gref ar glystyru moleciwlaidd. Yn wahanol i foleciwlau asid mwy sy'n tryledu'n araf, mae moleciwlau HF yn ddigon bach (diamedr moleciwlaidd 0.26 nm) i fudo trwy ranbarthau amorffaidd PFA wrth ffurfio cadwyni bondio hydrogen dros dro sy'n cyflymu trafnidiaeth. Mae profion treiddiad yn ôl ASTM F739 ar 80 gradd yn dangos bod fflwcs HF trwy 1.0mm PFA yn 0.45 mg/cm²·dydd ar grynodiad HF o 0.5%. Mae dyblu trwch wal i 2.0mm yn lleihau fflwcs i 0.11 mg/cm²·dydd, ffactor o bedwar gostyngiad sy'n fwy na'r disgwyliad llinol o gyfraith Fick oherwydd bod y graddiant crynodiad yn gyrru llai o glystyrau HF trwy'r bilen fwy trwchus. Ar drwch wal 2.5mm, mae fflwcs yn disgyn i 0.05 mg/cm²·dydd.
Crynodiad Trothwy Cyrydiad Craidd Metel
Nid yw'r paramedr critigol ar gyfer goroesiad gwresogydd yn gyfanswm HF treiddio ond yn{0}}grynodiad cyflwr cyson HF yn y rhyngwyneb metel-polymer. Mae astudiaethau micro-adweithydd arbrofol sy'n defnyddio creiddiau gwresogi Incoloy 825 yn dangos bod cyrydiad yn cychwyn pan fydd crynodiad HF rhyngwynebol yn fwy na 0.02% yn ôl pwysau, sy'n cyfateb i fflwcs o 0.08 mg/cm²·dydd a gynhelir am 500 awr. O dan y trothwy hwn, mae'r haen goddefol naturiol ar y metel yn parhau'n gyfan. Mae'r amser i gyrraedd y trothwy yn dibynnu ar gyfaint y bwlch rhyngwyneb rhwng metel a pholymer, sy'n amrywio gyda dull gwneuthuriad. Mae gwres{10}}leininau PFA crebachu yn gadael bwlch rhyngwyneb o 0.01 i 0.03mm sy'n cynnwys tua 0.3 ml o aer wedi'i ddal fesul metr o hyd gwresogydd. Mewn fflwcs HF o 0.11 mg/cm²·dydd (wal 2.0mm), mae'r crynodiad rhyngwynebol yn cyrraedd 0.02% ar ôl 220 awr. Ar 0.05 mg/cm²·dydd (wal 2.5mm), mae angen 480 awr ar yr un trothwy. Unwaith y bydd cyrydiad yn cychwyn, mae tyllu metel yn cyflymu treiddiad HF trwy greu allbynnau miniog sy'n straenio ac yn teneuo'r polymer o'r tu mewn yn lleol.
Tymheredd a Chyflymiad Crynodiad
Mae'r isafswm trwch wal diogel yn dibynnu'n gryf ar grynodiad HF a thymheredd gweithredu. Ar 70 gradd gyda 0.5% HF, mae wal PFA 1.8mm yn darparu fflwcs dydd 0.10 mg/cm², gan gyrraedd y trothwy cyrydiad ar 260 awr. Ar 50 gradd, mae'r un trwch wal yn lleihau fflwcs i 0.04 mg / cm² · dydd, gan ymestyn amser trothwy i 650 awr. Ar gyfer micro-adweithyddion sy'n prosesu 0.1% HF ar 60 gradd, mae wal 1.5mm yn cynhyrchu fflwcs o 0.06 mg/cm²·dydd, gan aros yn is na'r trothwy 0.08 mg/cm²·dydd am gyfnod amhenodol oherwydd bod y crynodiad cyflwr rhyngwynebol sefydlog yn sefydlogi o dan 0.02%. Mae prosesu tymheredd uchel dros 90 gradd gyda hyd yn oed 0.2% HF angen trwch wal dros 2.8mm i gadw fflwcs o dan 0.05 mg/cm²·dydd.
Isafswm Trwch Wal yn ôl Cyflwr Gweithredu
| Cyflwr Gwasanaeth Micro-adweithydd | Isafswm Trwch Wal PFA | Fflwcs HF a ragwelir (mg/cm²·diwrnod) | Amser i 0.02% HF Rhyngwynebol (Cychwyn Cyrydiad) |
|---|---|---|---|
| 0.1% HF, 60 gradd, llif parhaus | 1.5mm | 0.06 | >1000 awr (islaw'r trothwy) |
| 0.2% HF, 70 gradd, ysbeidiol | 1.8mm | 0.09 | 300 i 350 awr |
| 0.5% HF, 70 gradd, parhaus | 2.2mm | 0.07 | 500 i 600 awr |
| 0.5% HF, 85 gradd, parhaus | 2.5mm | 0.06 | 550 i 650 awr |
| 1.0% HF, 70 gradd, parhaus | 2.5mm | 0.10 | 260 i 300 awr |
| 1.0% HF, 60 gradd, parhaus | 2.2mm | 0.07 | 500 i 550 awr |
Dyluniad Rhyngwyneb a Lleihau Cyfaint Rhyngwyneb
Nid yw trwch wal yn unig yn pennu cyrydiad a achosir gan HF; mae cyfaint y rhyngwyneb rhwng craidd metel a leinin PFA yn addasu amser i drothwy yn feirniadol. Mae leinin crebachu gwres yn cynhyrchu cyn lleied â phosibl o gyfaint rhyngwyneb oherwydd bod y polymer yn cyfangu i'r metel wrth oeri, gan adael sianeli microsgopig yn unig. Yn nodweddiadol mae gan leininau PFA wedi'u gorchuddio â dip, lle mae polymer hylif yn solidoli o amgylch y craidd, gyfeintiau rhyngwyneb mwy (bwlch 0.05 i 0.10mm) sy'n dal mwy o aer, sy'n gofyn am ddwy neu dair gwaith yn hirach i HF gyrraedd crynodiad cyrydol. Fodd bynnag, mae leinin wedi'u gorchuddio â dip hefyd yn dangos cyfraddau diffygion cychwynnol uwch. Ar gyfer gwasanaeth HF hybrin, mae pennu adeiladwaith gorchuddio gwres yn hytrach na dip gyda thrwch wal wedi'i gyfrifo gan y tabl uchod yn ymestyn yr amser i gychwyn cyrydiad 40% i 60% ar gyfer unrhyw werth trwch penodol.
Canllawiau Manyleb ar gyfer Dewis Gwresogydd Micro-adweithydd
Dylai peirianwyr sy'n dylunio micro-adweithyddion llif parhaus ar gyfer ffrydiau HF gyfrifo'r trwch wal PFA gofynnol gan ddefnyddio'r gwerth fflwcs trothwy o 0.08 mg/cm²·dydd fel y gyfradd treiddiad uchaf a ganiateir ar gyfer gwasanaeth 5000{{0.08awr. Ar gyfer y rhan fwyaf o geisiadau gyda 0.2% i 0.5% HF ar 60 gradd i 70 gradd, mae'r cyfrifiad hwn yn cynhyrchu trwch gofynnol rhwng 2.0mm a 2.3mm. Wrth brynu gwresogyddion ar gyfer y gwasanaeth hwn, nodwch adeiladwaith PFA sydd wedi crebachu gwres gyda mesuriad trwch wal ardystiedig ar bum pwynt ar hyd yr hyd wedi'i gynhesu. Gofyn am ddata fflwcs treiddiad gan y cyflenwr ar yr union grynodiad HF a thymheredd gweithredu yn hytrach na siartiau gwrthiant cemegol generig, gan fod ymddygiad y trothwy yn gofyn am werthoedd manwl gywir ar gyfer rhagfynegiad bywyd gwasanaeth dibynadwy. Ar gyfer micro-adweithyddion â phwysedd mewnol uwchlaw 50 psi, ychwanegwch 0.3mm at y trwch a gyfrifwyd i ddarparu ar gyfer gwelliant treiddiad a yrrir gan bwysau.
