Sut Mae Datrysiad Tun Crynodol Poeth (II) Clorid (SnCl₂) ar 60-90 gradd yn Addasu Trwch Wal Gwain Cwarts Gofynnol ar gyfer Sensiteiddio a Gwresogyddion Platio Electroless?

Ymosodiad ar Silica Ymdoddedig gan Atebion Stannous Wedi'i Gyri gan Ocsidiad a Hydrolysis

Mae tun(II) clorid (clorid stannous, SnCl 2 ) yn gemegyn pwysig ar gyfer platio electroless (sensiteiddio arwynebau an-ddargludol cyn meteleiddio), gweithgynhyrchu dur platiog tun ac fel cyfrwng rhydwytho mewn synthesis organig. Symiau nodweddiadol yw 10-50 g/L SnCl 2 mewn asid hydroclorig (10-30 ml / L conc. HCl) i atal hydrolysis ac ocsidiad. Mae baddonau sensiteiddio a gweithdrefnau di-electro yn gweithredu ar dymheredd o 60-90 gradd. Mae gwresogyddion trochi cwarts yn aml yn cael eu pennu ar gyfer toll clorid llonydd oherwydd ymwrthedd cryf silica ymdoddedig i asid hydroclorig yn y crynodiadau hyn. Fodd bynnag, mae gan glorid stannous ei fecanwaith diraddio ei hun. Mae Sn 2+ yn ocsideiddio i Sn 4+ ac yna'n hydrolysu i asid metastannig (H 2 SnO 3 neu SnO 2 .xH 2 O) sy'n dyddodi fel haen gelatinaidd gwyn ar wyneb y cwarts. Mae'r gwres, ocsigen toddedig a'r wyneb cwarts poeth eu hunain yn hyrwyddo'r ocsidiad. Mae'r gorchudd tun(IV) ocsid/hydrocsid a ffurfiwyd yn inswleiddio'n thermol ac yn arwain at ffurfio mannau poeth a straen thermol. Ar ben hynny, mae'r adwaith hydrolysis yn defnyddio H+ , gan gynyddu'r pH lleol ger yr wyneb cwarts, a all achosi ymosodiad alcalïaidd lleol os yw'r pH yn uwch na 5-6. Mae'r ymchwiliad hwn yn asesu effeithiau crynodiad SnCl2, tymheredd (60-90 gradd C) ac asidedd hydoddiant ar gyfradd datblygiad dyddodiad tun a'r cyrydiad asid gwaelodol. Darperir tarddiad ar gyfer y trwch wal gwain cwarts sy'n angenrheidiol ar gyfer cyfnodau gwasanaeth ymarferol (2,000-8,000 awr) o sensiteiddio a gwresogyddion platio electroless.

Cineteg Dyddodiad Rhywogaethau Tun(IV) ar Wynebau Cwarts

Ffurfio dyddodion, nid cyrydiad cemegol, yw prif achos diraddio cwarts mewn hydoddiannau clorid llonydd. Mae ïonau cynhyrfus (Sn^2+) yn ansefydlog yn yr aer, ac yn cael eu hocsidio'n gyflym: 2Sn 2+ + O 2 + 4H + → 2Sn 4+ + 2H 2 O Mae'r ïonau Sn⁴⁺ yn hydrolysu'n gryf: Sn⁴⁺ + 4H(OH)⁂ → Sn (OH) H₂SnO₃·H₂O) + 4H⁺. Mae asid metastannig, y canlyniad hydrolysis, yn anhydawdd ac yn gwaddodi fel màs gelatinaidd gwyn. Mae'r solid hwn yn dangos adlyniad uchel i arwynebau poeth, er enghraifft i wain cwarts. Mae'r gyfradd dyddodiad yn cael ei bennu gan gyfradd ocsidiad Sn$^{{2+}$, sef gradd gyntaf yn y crynodiad o ocsigen toddedig ac yn codi'n esbonyddol gyda thymheredd. Mae hanner{16}}oes Sn2+ mewn aer-hydoddiant dirlawn (heb wrthocsidydd) ar 70degC tua 10-20 awr. Ar 90 gradd mae'n gostwng i 2-4 h.

Canfuwyd bod cyfradd twf dyddodiad tun ar y cwarts ymdoddedig mewn baddon sensiteiddio nodweddiadol (30 g/L SnCl2, 20 mL/L HCl) ar 70 gradd yn 0.01-0.05 mm o drwch yr wythnos. Mae'r blaendal yn feddal ac yn gelatinaidd ar y dechrau, ond gall ddod yn anhyblyg gydag amser. Mae'r blaendal wedi'i inswleiddio'n thermol, gall gorchudd 0.1 mm o drwch atal trosglwyddo gwres o 10-20%. Mae'r blaendal yn tewhau ac mae'r cwarts oddi tano yn cynhesu, gan gyflymu'r broses o ocsideiddio lleol a chynhyrchu dyddodion. Mewn amgylchiadau difrifol gall y blaendal golli, gan gario gronynnau cwarts munud gydag ef. Nid yw'r wyneb cwarts sylfaenol yn arddangos unrhyw gyrydiad cemegol sylweddol (ymosodiad asid) oherwydd bod crynodiad HCl (0.2-0.3 M) yn ddigon uchel i gadw'r pH o dan 1 er mwyn osgoi ymosodiad alcalïaidd ar yr wyneb cwarts.

Os yw asidedd y bath yn rhy isel (dim digon o HCl) gall y pH lleol sy'n agos at yr wyneb cwarts ddod yn uwch na 3–4 oherwydd defnydd H+ trwy hydrolysis Sn4+. Ar pH > 5, mae alcali (OH - o awtomeiddio dŵr) yn dechrau ymosod ar chwarts, gyda chyfraddau cyrydiad o 0.0005–0.002 mm/awr. Fel arfer mae hyn yn gymedrol o'i gymharu â phroblemau a grëwyd gan adneuon.

Mae ffurfio dyddodion yn arbennig o ddifrifol yn y parth menisws. Wrth i anweddiad fynd rhagddo, mae SnCl2 wedi'i grynhoi ac mae ocsidiad a hydrolysis yn gyflym. Gall cramen wen gadarn ffurfio ger y llinell hylif. Bydd tarian anwedd yn atal crameniad menisws rhag ffurfio ac yn cadw lefel yr hylif yn gyson.

Trwch wal a bywyd gwasanaeth gwresogyddion clorid llonydd

Y mecanwaith methiant yw straen thermol a achosir gan ddyddodiad ac nid teneuo waliau. Nid yw cynyddu trwch wal y cwarts yn atal cynhyrchu dyddodion. Fodd bynnag, mae wal fwy trwchus yn gallu gwrthsefyll sioc thermol yn well os yw mannau poeth yn ffurfio. Ar gyfer baddonau lle mae dyddodion yn ffurfio'n gyflym (tymheredd uchel, amlygiad ocsigen uchel) cynghorir wal fwy trwchus (2.5 i 3.0 mm) i roi ymyl diogelwch rhag cracio. Ar gyfer baddonau gyda rheolaeth gwrthocsidiol gref (ee ychwanegu sefydlogwyr clorid llonydd fel asid asgorbig neu hypoffosffit) mae cyfraddau dyddodi yn sylweddol is ac mae waliau nodweddiadol 1.5-2.0 mm yn briodol.

Mae glanhau arferol gydag asid hydroclorig gwanedig (5-10%) yn hydoddi dyddodion tun o'r wyneb cwarts. Nid yw'r ateb glanhau yn niweidio cwarts ar dymheredd amgylchynol. P'un a yw'r wal yn drwchus neu'n denau, gall cylch glanhau wythnosol neu fisol ymestyn oes y gwresogydd am gyfnod amhenodol.

Cosb Thermol am Gynnydd Trwch Wal mewn Atebion Clorid Stannous

Mae dargludedd thermol hydoddiannau clorid stannous ar 30 g/L a 70 gradd tua 0.55-0.60 W/(m·K), sy'n agos at ddŵr. Ar gyfer wal o 1.5 mm, R_cond=0.00109; am wal o 3.0 mm, mae R_cond=0.00217. h=800 W/(m2.K), R_boundary=0.00125 U yn gostwng o 427 i 292 W/(m2.K), gostyngiad o 32%. Mae effeithlonrwydd ynni o blaid waliau tenau, ond mae cronni dyddodion yn aml yn gofyn am waliau mwy trwchus i sicrhau cadernid mecanyddol.

Matrics ar gyfer Dethol Trwch Wal Gwain Quartz ar gyfer Gwasanaeth Poeth SnCl₂ - Senario-Yn seiliedig ar

Paramedrau gweithredu a Senario Cymhwysiad Trwch wal a argymhellir Rhesymeg graidd gyda masnach wedi'i feintioli-diffodd
Bath sensiteiddio (30 g/L SnCl₂, 20 mL/L HCl, 70 gradd , parhaus, glanhau'n wythnosol) 2.0 – 2.5 mm, fflam-sglein, gradd safonol Adneuo cymedrol o dun. Mae wal fwy trwchus yn osgoi straen thermol a achosir gan fannau poeth adneuo. Adlyniad llai fflam-sglein. U ~ 380 W/(m2·K)
Mae gwrthocsidydd yn arafu ocsidiad. Sensiteiddio nicel electroless (50 g/L SnCl 2 , 80 gradd, gwrthocsidiol wedi'i ychwanegu) 2.0 mm, fel-tynnwyd Cyfradd blaendal isel. Wal isel ar gyfer arbed ynni. U ≈ 420 W/m2/K.
Hydoddiant tun tymheredd uchel (II) (90 gradd , unrhyw un) 2.5 - 3.0 mm, tarian anwedd Ocsidiad, cyflym. Mae angen glanhau'n aml. Mae tarian anwedd yn lleihau cronni menisws.
Bath with inadequate HCl (pH >2) 2.5 mm, addasu pH i ymosodiad 2Alcalin ar risg cwarts. Mae wal drwchus yn rhoi lwfans cyrydiad. Addasu pH i<1.5.
Addasiadau Dyluniad Ychwanegol: Mae sn2+ ocsidiad yn cael ei arafu trwy ychwanegu asid asgorbig, hypophosphite fel gwrthocsidyddion. Mae ocsigen toddedig yn cael ei dynnu trwy wasgaru nitrogen. Mae glanhau cyfnodol gyda 10% HCl yn hydoddi dyddodion tun. Cynnal asidedd uchel (pH<1.5) prevents alkaline attack. A polished surface reduces deposit adhesion.