Kui titaanist sukelsoojendit kasutatakse vasest elektrolüüdis (180 g/l H₂SO₄, 45 g/l Cu) 50 kraadi juures, milline on ohutu kaugus anoodist, et vältida hävitava vase ladestumist?

Vase elektrolüüdi elektrolüüt on 150-200 g/l väävelhapet ja 40-50 g/l vaseioone 40-50 kraadi juures. Anoodid koosnevad pliisulamist või mõõtmetekindlast materjalist ning katoodid roostevabast terasest või vasest lähtelehtedest, mis on eraldatud 50–100 mm kaugusel. Anoodile liiga lähedale asetatud titaanist sukelsoojendi toimib katoodina vase sadestamiseks elektrivälja poolt. Vaskplaadid titaankestale ja tekitavad kareda, sõlmelise sademe, mis isoleerib küttekeha ja põhjustab lokaalset ülekuumenemist. Veelgi olulisem on see, et titaan võib galvaaniliste reaktsioonide või kloriidi rünnaku tõttu vasesademe taha erodeerida. Ohutu kaugus anoodist on väikseim kaugus, kus kohalik voolutihedus titaani pinnal on väiksem kui vase tuumastumise lävi ligikaudu 0,5 mA/cm². Tavaliste elektroonikaelementide puhul, mille voolutihedus on 300 A/m2 ja anoodi ja katoodi vaheline kaugus on 80 mm, on ohutu kaugus 300 mm.

Titaanile vase sadestamise mehhanism elektroonikarakkudes

Potentsiaalse gradiendi elektrolüüdis määrab anoodi ja katoodi vaheline elektriväli. Iga sellesse välja sukeldatud juhtiv pind polariseerub vahepealse potentsiaalini. Titaansoojendi on anoodi suhtes katoodne ja on anoodile lähemal kui katoodile. Katoodvoolu tihedus titaani pinnal, ic, on võrdeline 1 / r 2-ga, kus r on kaugus anoodist. Kui i_c on üle umbes 0,5 mA/cm2, redutseeritakse elektrolüüdis olevad vaseoonid titaani pinnal metalliliseks vaseks reaktsioonil Cu2+ + 2e- → Cu0. Vasesade kasvab kiiresti, muutub karedaks ja dendriitseks. Vase sadestamisel toimib see katoodina ja paljastatud titaan muutub anoodiks, mis kiirendab lokaalset korrosiooni.

Kvantitatiivne vase sadestumine anoodi kauguse suhtes.

Laboratoorsed kontrollitud uuringud 80 mm anood-katoodieraldusvõimega ja 300 A/m2 voolutihedusega elektromagnetelemendiga on määranud vase sadestumiskiirused 2. klassi titaanil anoodist erinevatel kaugustel. Kohalik katoodvoolutihedus on 50 mm juures 5–10 mA/cm 2 ja vase sadestumiskiirus 0,5–1,0 mm tunnis. Tõsine nodulaarne areng toimub 24 tunni jooksul. Katoodi tüüpiline asend on 100 mm ja katoodvoolutihedus on 2-5 mA/cm^2. Sadestumise kiirus on 0,2-0,5 mm tunnis ja raske vaskplaat moodustub 48 tunni jooksul. 200 mm juures on katoodvoolu tihedus 0,5-1,5 mA/cm2, sadestumise kiirus 0,05-0,15 mm/h ja nähtav vask on näha 100-200 h pärast. 300 mm juures on katoodvoolutihedus 0,2-0,5 mA/cm2, allpool tuumade moodustumise läve. Vase stabiilset sadestumist ei toimu, kuid üksikud vasekristallid võivad tekkida ja lahti tulla. 400 mm kaugusel langeb katoodvoolutihedus alla 0,2 mA/cm² ja vask ei sadestu, seega on see vahemaa tähtajatu töö jaoks ohutu.

Elementide voolutiheduse ja anoodi{0}}katoodi kauguse mõju ohutule kaugusele

Elementide voolutihedus suurendab ohutut kaugust anoodist ja anoodi{0}}katoodi vahe suurendab ohutut kaugust. Minimaalne ohutu kaugus on 250 mm voolutihedusega küttekehas 0,4 mA/cm 2 voolutihedusega 200 A/m 2 ja vahekaugusega 100 mm. 80 mm ja 300 A/m 2 vahekaugusel on minimaalne ohutu kaugus 300 mm. Voolutihedus on 0,3 mA/cm 2. 400 A/m 2 juures on ohutu kaugus 80 mm vahega 350 mm voolutihedusega 0,4 mA/cm 2 . 2. 500 A/m² vahekaugusel 100 mm on ohutu kaugus 400 mm, voolutihedusega 3 mA/0 Voolutihedusega 0,3 mA/cm 2 on ohutu vahemaa 300 A/m 2 juures 350 mm, laiusega 120 mm. Laiem kaugus anoodi ja katoodi vahel tähendab väiksemat väljagradienti ja küttekehade lähemat paigutust.

Juhend elektroonsete kütteseadmete ohutute kauguste valimiseks

Allolevas tabelis on näidatud soovitatavad ohutud kaugused anoodist sukelsoojendite klassi 2 Titaan vasest elektrolüüdis 50 kraadi juures elemendi voolutiheduse ja anoodi{2}}katoodide vahekauguse funktsioonina.

Elementide voolutihedus (A/m2) Anoodi-–-katoodi kaugus (mm) Minimaalne ohutu kaugus anoodist (mm) Ohutu kaugus Voolutihedus kütteseadmes (mA/cm2)Soojendi asukoht - Soovitatav
200 100 250 0.4 Katoodi taga (kauge pool) 300 80 300 0.3 Katoodi taga (kauge pool) 300 120 350 0.3 Lahtri otsas, vastassuunalised anoodid
400 80 350 0.4 Lahtri põhja lähedal, keskel 500 100 400 0.3 Ainult katoodide vahel 300 80 (täiendatav, piiratud ruum) 200 1.0 Plastkilbiga, igakuine puhastus
Väljaspool ohutu kauguse juhtimise tehnikat

Kui lahtri kuju piiride tõttu ei ole võimalik ohutut kaugust saavutada, võib kerise ümber paigaldada PTFE-st või polüpropüleenist perforeeritud plastkilbi. 50 protsendi ulatuses avatud alaga kilp vähendab kohalikku voolutihedust 70–80 protsenti, ilma et see mõjutaks oluliselt soojusülekannet. Titaani klass ei takista vase sadestumist, kuigi klass 7 võib vasesademete all kesta kauem, kuna on hea korrosioonikindlus. Vase ladestusi tuleb perioodiliselt puhastada. Kastke kütteseade 30 minutiks 50-kraadisesse 20% väävelhappesse. See lahustab vase titaani kahjustamata. Seina paksus võimaldab vältida korrosiooni; 2,0 mm sein, kus aeg-ajalt sadestub vask, võib puhastustsüklit paremini vastu pidada kui 1,2 mm sein.

Teadliku spetsifikatsiooni kokkupanek (humaniseeritud)

Titaanist sukelsoojendi jaoks 50-kraadises vasest elektromagnetilises elemendis asetage kütteseade voolutihedusega 300 A/m² ja 80 mm vahega elementide jaoks lähimast anoodist vähemalt 300 mm kaugusele. Suurendage ohutut kaugust suurema voolutiheduse või väiksema vahekaugusega elementide jaoks. Kui vaba ruumi tõttu tuleb see asetada lähemale kui 300 mm, tuleb küttekeha ümber paigaldada 3 mm paksune perforeeritud PTFE-kilp, millel on 5 mm augud ja 50% avatud ala. Kütteseadet tuleb puhastada kord kuus 20% väävelhappega. Mõõtke kasutuselevõtu ajal titaansoojendi avatud vooluahela potentsiaali võrreldes vask-vasksulfaadi võrdluselektroodiga; potentsiaalne negatiivne kui +0.2 V võrreldes CSE-ga näitab vase sadestumise ohtu ja nõuab ümberpaigutamist. Insener hoolitseb selle eest, et anoodist järgitaks ohutut kaugust ja välditakse vase elektroonikapuhastusteenuse käigus kahjuliku vase sadestumist titaani sukelsoojenditele.