Een PCB-etslijn verving na slechts zeven maanden een PTFE-dompelverwarmer in een koperchloride-etsmiddel. Het verwarmingsoppervlak vertoonde putjes langs de lasnaden en bij de vloeistoflijn. De isolatieweerstand was gedaald tot 12 MΩ. Het etsmiddel was een oplossing met een hoog chloridegehalte, werkend bij 55 graden Celsius. De verwarming was gespecificeerd op 1,5 W/cm²-een waarde die goed werkte in andere chemie, maar te agressief was voor de chloride-rijke omgeving.
Etsmiddelen met een hoog-chloridegehalte behoren tot de meest veeleisende chemicaliën voor PTFE-dompelaars. Chloride-ionen dringen beschermende films binnen en veroorzaken putvorming op metalen. Ze dringen ook door in polymeren en verslechteren de hechting tussen de coating en het substraat. De combinatie van chloride-aantasting en verhoogde temperatuur versnelt de afbraak.
Waarom chloride-etsmiddelen een lagere wattdichtheid vereisen
Chloride-ionen zijn klein, mobiel en agressief. Ze dringen het PTFE binnen met een snelheid die afhankelijk is van temperatuur en concentratie. Bij 55 graden en een hoge chlorideconcentratie is de permeatiesnelheid aanzienlijk. De chloride-ionen bereiken de verbindingslijn tussen het PTFE en de metalen omhulling, waar ze corrosie veroorzaken.
De permeatiesnelheid wordt thermisch geactiveerd. Elke stijging van 10 graden verdubbelt het percentage grofweg. Een verwarming met een vermogen van 1,5 W/cm² heeft een oppervlaktetemperatuur die 15–20 graden hoger is dan een verwarming met een vermogen van 1,0 W/cm². De hogere temperatuur versnelt de chloridepermeatie en verkort de tijd tot het doorbreken van de coating.
| Wattdichtheid | Oppervlaktetemperatuur bij 55 graden bulk | Permeatiesnelheid van chloride | Tijd voor een coatingbreuk | Verwachte levensduur |
|---|---|---|---|---|
| 0,6 W/cm² | 65-70 graden | Zeer laag | >36 maanden | 4–6 jaar |
| 0,8 W/cm² | 70-75 graden | Laag | 24–36 maanden | 3–5 jaar |
| 1,0 W/cm² | 75-82 graden | Gematigd | 12–24 maanden | 2–3 jaar |
| 1,2 W/cm² | 82-90 graden | Hoog | 8–14 maanden | 12–24 maanden |
| 1,5 W/cm² | 90–100 graden | Zeer hoog | 4–8 maanden | 6–12 maanden |
Wattdichtheid en het effect ervan op de chloridepermeatie en levensduur
Het temperatuurplafond voor chlorideservice
De oppervlaktetemperatuur is de controlerende variabele. Voor etsmiddelen met een hoog-chloridegehalte bij een bulk van 55 graden mag de oppervlaktetemperatuur niet hoger zijn dan 80-85 graden. Boven dat bereik versnelt de permeatiesnelheid van chloride en wordt het PTFE snel afgebroken.
Om de oppervlaktetemperatuur onder de 85 graden te houden, moet de wattdichtheid beperkt worden tot 1,0–1,2 W/cm² in matig geroerde baden. In zones met lage{4}}stroom daalt de limiet naar 0,8 W/cm².
Berekening van de benodigde oppervlakte
De oppervlaktebehoefte is afhankelijk van het wattage en de wattdichtheid. Voor een vermogen van 6 kW bij 1,0 W/cm² bedraagt de benodigde oppervlakte 6.000 cm². Een enkel-zijdige verwarming met een vloeroppervlak van 500 mm x 600 mm levert 3000 cm²-niet genoeg. Een dubbelzijdige verwarming-levert 6.000 cm² op, wat aan de eis voldoet.
Als de tank geen dubbelzijdige verwarmer van 500 × 600 mm kan huisvesten, kunnen meerdere kleinere verwarmers, verdeeld over de tank, voor het vereiste oppervlak zorgen met behoud van een lage wattdichtheid.
| Wattage | Wattdichtheid | Vereiste oppervlakte | Enkele-zijdige voetafdruk | Dubbele-zijdige voetafdruk |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | 1,0 W/cm² | 3.000 cm² | 500 × 600 mm | 500 × 300 mm |
| 4 kW | 1,0 W/cm² | 4.000 cm² | 500 × 800 mm | 500 × 400 mm |
| 5 kW | 1,0 W/cm² | 5.000 cm² | 500 × 1.000 mm | 500 × 500 mm |
| 6 kW | 1,0 W/cm² | 6.000 cm² | 600 × 1.000 mm | 600 × 500 mm |
| 8 kW | 1,0 W/cm² | 8.000 cm² | 800 × 1.000 mm | 800 × 500 mm |
Vereisten voor oppervlakte en voetafdruk voor etsmiddelen met een hoog-chloorgehalte bij 1,0 W/cm²
Praktische specificatiestappen voor een hoog-chloorgehalte
Begin met de chlorideconcentratie. Hogere concentraties vereisen een lagere wattdichtheid. Voor concentraties boven 200 g/L mag de wattdichtheid niet hoger zijn dan 1,0 W/cm². Voor concentraties boven 300 g/L daalt de limiet naar 0,8 W/cm².
Selecteer de wattdichtheid op basis van de werkelijke stroomomstandigheden op de verwarmingslocatie. In een matig geroerd bad is 1,0 W/cm² geschikt. Verlaag in een zone met lage- debiet tot 0,8 W/cm².
Bereken uit het wattage en de wattdichtheid het benodigde oppervlak. Voor een vermogen van 6 kW bij 1,0 W/cm² is 6.000 cm² nodig. Als een enkele verwarmer dat gebied binnen de tank niet kan voorzien, overweeg dan meerdere verwarmers verspreid over de omtrek.
Controleer of de oppervlaktetemperatuur van de verwarmer onder de 85 graden blijft. Als de berekende oppervlaktetemperatuur deze limiet overschrijdt, verlaag dan de wattdichtheid verder of verbeter de stroom aan het verwarmingsoppervlak.
Wanneer standaardverwarmers niet kunnen voldoen aan de vereiste wattdichtheid
Hoge- chlooretstanks met hoge wattagevereisten en beperkte perifere ruimte zijn vaak niet geschikt voor standaard PTFE-dompelaars met de lage wattdichtheden die de chemie vereist. Een op maat gemaakte configuratie van een PTFE-dompelverwarmer met een groot oppervlak, een lage wattdichtheid en een -stroomgeoptimaliseerde positie pakt de hoofdoorzaak van de niet-overeenkomende wattdichtheid aan. Het specificatieproces vereist de chlorideconcentratie, bedrijfstemperatuur, tankafmetingen, stroomomstandigheden en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met etsmiddelen met een hoog-chloorgehalte vermindert deze toepassing-specifieke aanpak putcorrosie en verlengt de levensduur van de verwarming.
