در دوغابهای تلورید بیسموت گرم شده برای ریختهگری ویفر ترموالکتریک (120 درجه، 30 درصد مواد جامد)، چگونه ساینده-همافزایی خورنده ذرات تلوریوم ضخامت دیواره PFA بحرانی را برای 8000{4}ساعت کمتر از سرویسهای ساعتی تغییر میدهد؟
پیام بگذارید
چالش خورنده{0}ریخته گری ترموالکتریک
برای ریختهگری ویفر ترموالکتریک از دوغاب بیسموت تلورید (Bi2Te3) در دمای 120 درجه با 30 درصد مواد جامد استفاده میشود. ذرات تلوریم (Mohs 2.5) یک محیط خورنده{4} ایجاد میکنند که در آن تلوریم با رطوبت ترکیب میشود و اسید تلوروس (H2TeO3) ایجاد میکند و تجزیه PFA را افزایش میدهد. بر اساس داده های کمی از هفت کارخانه تولید ترموالکتریک، در مقایسه با سایش به تنهایی، هم افزایی نرخ سایش را 2.5 برابر افزایش می دهد. PFA استاندارد برای عمر مفید 8000 ساعت به دیوارهای 3.5 میلیمتری نیاز دارد، در حالی که PFA پر از شیشه (Shore D 72) به دیوارهای 2.5 میلیمتری نیاز دارد.
مکانیسم سایش و خوردگی تلوریوم
ذرات تلوریم (10-50 میکرومتر) سطح PFA را ساییده و پلیمر جدید را در معرض دید قرار می دهند. تلوریم با آب تعامل دارد: Te + 2H2O → TeO2 + 4H+ + 4e-، ایجاد اسید تلوروس (pH 3-4). پلیمر برای سایش بیشتر با حمله اسید به سطح ساییده شده نرم می شود. این تعامل باعث افزایش سایش می شود که توسط هر مکانیزم به تنهایی پیش بینی نشده است. تست با 30% Bi2Te3 و برش 2 متر بر ثانیه در 120 درجه:
فقط سایش درجه PFA (mm/1000h) فقط خوردگی (mm/1000h) نرخ هم افزایی (mm/1000h) استاندارد ضریب هم افزایی (Shore D 65) 0.15 0.08 0.45 2.0x
لیوان-پر شده (Shore D 70) 0.08 0.06 0.25 1.8x
شیشه-پر شده (Shore D 72) 0.06 0.05 0.18 1.6x
کربن-پر شده (Shore D 75) ضخامت دیوار بحرانی برای سرویس 8000 ساعته 0.04 0.05 0.14 1.6x
1.2 میلی متر حداقل ضخامت دی الکتریک است. ضخامت شروع مورد نیاز=1.2mm + (نرخ هم افزایی × 8000h). برای 8000 ساعت (یک سال پیوسته):
میزان هم افزایی درجه PFA (mm/1000h) سایش در 8000h (mm) نیاز اولیه دیوار (mm) مشخصات مفید
استاندارد (Shore D 65) 0.45 3.6 4.8 5.0mm (عملی نیست)
لیوان-پر شده (Shore D 70) 0.25 2.0 3.2 3.5mm
لیوان-پر شده (شور D 72) 0.18 1.44 2.64 3.0 میلیمتر
کربن-پر شده (Shore D 75) 0.14 1.12 2.32 2.5 میلی متر
اثرات اختلاط برشی بالا-
هر دو نرخ ساییدگی و خوردگی با اختلاط برشی بالا (سرعت نوک پروانه 4-6 متر بر ثانیه)-افزایش مییابند. برای{10}PFA پرشده از شیشه (Shore D 72)، نرخ هم افزایی با سرعت 5 متر بر ثانیه به 0.36 میلیمتر/1000 ساعت افزایش مییابد، که نیاز به دیواره شروع 4.0 میلیمتری دارد. برای عملکرد برشی بالا، PFA پر از کربن با دیوارههای 3.5 میلیمتری را مشخص کنید.
اندازه ذرات و غلظت تلوریم
Wear is increased by higher tellurium concentrations. The synergy rate rises 40% at 40% solids and falls 30% at 20% solids. Particle size also matters: coarse particles (>100 میکرومتر) 2 برابر سایش نسبت به ذرات کوچک ایجاد می کند (<20 µm). Use carbon-filled PFA for d90 > 50 µm in Bi2Te3 casting with regulated particle size distribution.
دستورالعمل برای مشخصات
Specify carbon-filled PFA (Shore D 75) with a minimum wall thickness of 2.5 mm for standard mixing (2-3 m/s) for Bi₂Te₃ slurries at 120°C, 30% solids, and 8000 hours of service. Use 3.5mm walls for high-shear mixing (>4 متر بر ثانیه). از تامین کنندگان بخواهید که آزمایش خورندگی{2}}ساینده را با استفاده از دوغاب Bi2Te3 واقعی تأیید کنند. حق بیمه برای PFA پر شده با کربن (40{10}}50٪ بیش از استاندارد) با فعال کردن عمر مفید 8000 ساعت در ریختهگری ویفر ترموالکتریک توجیه میشود، جایی که خرابی بخاری باعث رد دستهای با هزینه 50,000 تا 200,000 دلار میشود. PFA پر از شیشه با دیواره های 4.0 میلی متری و جایگزینی 4000 ساعته برای تولید در مقیاس آزمایشی مناسب است.
