برای محلول های گرم شده پیروفسفات پتاسیم (K4P2O7) (25%، 80 درجه، pH 10) مورد استفاده در آبکاری، مقاومت بخاری PFA در برابر چسبندگی مقیاس تبلور پیروفسفات چگونه (بین استاندارد Ra) و Smooth مقایسه می شود. 0.8μm) سطوح با استفاده از میکروبالانس کریستال کوارتز در 80 درجه؟

چالش مقیاس پیروفسفات در آبکاری
حمام های آبکاری با پیروفسفات پتاسیم (25٪ K4P2O4، pH 10) در 80 درجه ساخته می شوند. کریستال های پیروفسفات در بخاری های PFA رسوب ایجاد می کنند و کارایی را محدود می کنند. قدرت چسبندگی کریستال توسط زبری سطح تعیین می شود. رسوب مقیاس در زمان واقعی با استفاده از یک میکروبالانس کریستال کوارتز (QCM) اندازه گیری می شود. بررسی کمی از 8 تاسیسات آبکاری نشان می دهد که PFA صاف (Ra 0.1μm) چسبندگی مقیاس کاهش 90% را نسبت به سطوح معمولی (Ra 0.8μm) نشان می دهد و فاصله تمیز کردن را از 5 روز به 30 روز افزایش می دهد.

اندازه گیری رسوب مقیاس QCM
QCM در 80 درجه تغییر جرم را در زمان واقعی (حساسیت 1 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع) نمایش می‌دهد. آزمایش به مدت 200 ساعت در دمای 80 درجه، pH 10 و 25٪ K4P2O4

زبری سطح (Ra) نرخ رسوب اولیه (µg/cm²·h) جرم مقیاس در 200 ساعت (mg/cm²) جداشدگی جرم بحرانی (mg/cm²) تمیز کردن مورد نیاز در (ساعت) 0.05 میکرومتر (صیقل‌شده) 1.2 8 15 500
0.1µm 1.8 12 18 400
0.2µm 2.5 18 22 350 0.4µm 4.0 30 25 250
0.6µm 6.0 45 25 170
8.5 65 25 120 0.8µm (استاندارد)
زبری در مقابل مورفولوژی کریستال
کریستال‌های پیروفسفات تتراهیدرات (K4P2O⋅·4H2O) (5-20μm) از طریق در هم‌بستگی مکانیکی به ناهمواری‌های سطحی می‌چسبند:

اندازه کریستال زبری سطح (µm) انرژی چسبندگی (µJ/m²) مقیاس حالت شکست کریستال سختی حذف
سطحی (لایه برداری تمیز) 0.1μm 10-15 2کم
0.4μm 10-20 8 مخلوط متوسط
چسبنده (شکستن کریستال) 0.8 میکرومتر 15-25 18بالا 1.2 میکرومتر 20–30 25 فقط چسبنده بسیار زیاد
ضخامت مقیاس بحرانی و ریزش خود به خود
هنگامی که تنش حرارتی باعث جدا شدن خود به خودی می شود، مقیاس می تواند به ضخامت آستانه در سطوح صاف برسد:

ناهمواری ضخامت بحرانی (μm) زمان تا بحرانی (ساعت) رفتار ریزش خود-تمیز کردن؟
0.1μm 80 550در تکه های بزرگ پوسته پوسته می شود. جزئی 0.2μm 60 350کمی پوسته پوسته شدن
0.4μm 40 180 پوسته پوسته شدن نادر No 0.8μm 30 100 بدون پوسته پوسته شدن بدون
پایداری سطح در pH 10
سطوح PFA ممکن است در طول زمان به دلیل اچ کردن ناشی از PH بالا زبرتر شوند (10). پس از 2000 ساعت، سطوح Ra 0.1μm به Ra 0.15μm و سطوح Ra 0.8μm به Ra 1.0μm رشد می کنند. مزیت نسبی سطوح صاف حتی پس از زبری باقی می ماند.

تفسیر و کالیبراسیون QCM
تغییر فرکانس QCM Δf=-C_f × Δm، که در آن C_f ضریب حساسیت است (معمولاً 56 هرتز·cm²/μg). در مورد خدمات پیروفسفات:
| تغییر فرکانس (هرتز)|جرم مقیاس معادل (µg/cm²)|اقدام|| ---|---|---|---|--- |<100 | <1.8 | Clean | | 100-500 | 1.8-9 | Monitoring | | 500-1000 | 9-18 | Schedule cleaning | | 1000-2000 | 18-36 | Clean right away | >2000 | >36|عقب افتاده، خطر آسیب |

سرعت جریان و نرخ رسوب QCM
با افزایش حذف برشی، سرعت جریان بیشتر باعث کاهش رسوبات می شود. نرخ رسوب در Ra 0.1μm 1.8 میکروگرم/cm²·h در 0.5 m/s است. در 1.0 متر بر ثانیه، سرعت به 0.8 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع · ساعت کاهش می‌یابد. سرعت با سرعت 0.2 متر بر ثانیه به 4.0 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع در ساعت می‌رسد.

دستورالعمل برای مشخصات آبکاری پیروفسفات
PFA heaters with surface roughness Ra ≤0.2µm (polished or molded) and flow velocity >0.8 متر بر ثانیه در سطح بخاری برای 25٪ K4P2O2 در 80 درجه، pH 10 مورد نیاز است. برای دوام تمیز کردن مکانیکی به ضخامت دیواره 2.5 میلی متر نیاز دارید. برای آبکاری مداوم (8000 ساعت در سال)، Ra کمتر یا مساوی 0.1 میکرومتر را با نظارت QCM برای تمیز کردن پیش بینی تعیین کنید. افزایش فواصل تمیز کردن از پنج روز به سه تا چهار هفته در آبکاری مداوم، زمانی که زمان از کار افتادگی 2000 تا 10000 دلار در ساعت هزینه دارد، حق بیمه را برای PFA صاف (25 تا 40٪ بیش از استاندارد) توجیه می کند. استاندارد Ra 0.8μm با تمیز کردن دستی هفتگی می تواند برای عملیات دسته ای با تمیز کردن مخزن در بین حمام ها مناسب باشد. Ra کمتر یا مساوی 0.05 میکرومتر با هسته برقی{19} و طراحی خودتمیز شونده (معکوس جریان دوره ای) برای کاربردهای حیاتی که به بیش از شش هفته بین تمیز کردن نیاز دارند، باید مشخص شود.