الیکٹرو لیس نکل پلیٹنگ سلوشن میں (پی ایچ 4.5، 90 ڈگری، ہائپو فاسفائٹ کے ساتھ)، ٹائٹینیم ہیٹر کی دیوار کی موٹائی کا میان پر اچانک نکل جانے کی شرح سے کیا تعلق ہے؟

الیکٹرو لیس نکل حمام کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر کے ڈیزائن میں بنیادی مخمصہ
الیکٹرو لیس نکل (EN) چڑھانے والے حمام 85-95 ڈگری اور 4.5-5.0 . کے پی ایچ کے درجہ حرارت پر چلائے جاتے ہیں حمام نکل سلفیٹ، سوڈیم ہائپو فاسفائٹ کو کم کرنے والے ایجنٹ اور پیچیدہ کرنے والے ایجنٹوں جیسے لیکٹک یا سائٹرک ایسڈ پر مشتمل ہوتے ہیں۔ غسل خودبخود ہے، نکل کسی بھی اتپریرک سطح پر خارجی کرنٹ کے بغیر جمع ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم EN جمع کرنے کے لیے قدرتی طور پر اتپریرک دھات نہیں ہے، اور اس کی جڑی آکسائیڈ کوٹنگ عام طور پر بے ساختہ نکل چڑھانا کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔ اگرچہ کچھ حالات میں، خاص طور پر جب ٹائٹینیم کی سطح galvanically چالو ہوتی ہے، جب غیر فعال فلم عارضی طور پر کم ہو جاتی ہے یا جب سطح کا درجہ حرارت حد سے زیادہ ہو جاتا ہے، نکل بے ساختہ ٹائٹینیم میان پر جمع ہو سکتی ہے۔ ایک بار نکل کا جزیرہ تیار ہوجانے کے بعد، آٹوکیٹلیٹک سرگرمی تیز ہوجاتی ہے کیونکہ نکل خود ہی ہائپو فاسفائٹ کے آکسیکرن کے لیے ایک عظیم اتپریرک ہے۔ دی گئی طاقت کی کثافت پر سطح کا درجہ حرارت براہ راست ٹائٹینیم ہیٹر کی دیوار کی موٹائی سے متعلق ہے، اور درجہ حرارت ہائپو فاسفائٹ میں کمی کے رد عمل اور ٹائٹینیم غیر فعال فلم کے استحکام کے حرکیات کو کنٹرول کرتا ہے۔ ایک موٹی دیوار زیادہ گرم ہوتی ہے، جو جمع ہونے کی شرح کو تیزی سے بڑھاتی ہے اور نکل نیوکلیشن ہونے سے پہلے انڈکشن کے اہم وقت کو کم کرتی ہے۔ یہ رشتہ ایک ہیٹر کی وضاحت کرنے میں اہم ہے جو EN سروس میں گندگی اور زیادہ گرمی نہیں کرے گا۔

مکینیکل سالمیت کے نتائج: ذخائر کی وجہ سے تھرمل تناؤ اور زیادہ گرمی
جمع کی تہہ عام طور پر غیر محفوظ ہوتی ہے جب نکل کو ٹائٹینیم میان پر بے ساختہ جمع کیا جاتا ہے اور اس میں تھرمل چالکتا (خالص نکل کے لیے ≈70 W/m·K) EN غسل یا ٹائٹینیم آکسائیڈ فلم سے بہت زیادہ ہوتی ہے۔ یہ کم از کم تھرمل جرمانہ تجویز کر سکتا ہے، لیکن مسئلہ خود نکل کی چالکتا کا نہیں ہے - یہ ڈپازٹ کی پابندی اور شکل ہے۔ ٹائٹینیم پر EN کے ذخائر اکثر کمزور آسنجن کے ساتھ نوڈولر ہوتے ہیں۔ جیسے جیسے ڈپازٹ گاڑھا ہوتا ہے اندرونی دباؤ بڑھتا ہے اور اسپلنگ کو آمادہ کرتا ہے۔ پھٹے ہوئے نکل کے فلیکس غسل میں گرتے ہیں اور ٹینک کی دیواروں یا ورک پیس پر اضافی جمع ہونے کے لیے نیوکلیشن سائٹس فراہم کرتے ہیں، جو چڑھانے کے عمل کو آلودہ کرتے ہیں۔ زیادہ اہم بات یہ ہے کہ، جب نکل جمع ہونے کا مقامی پھیلاؤ ہوتا ہے، ظاہر ہونے والے علاقے میں موجود ٹائٹینیم اکثر کیمیائی طور پر فعال حالت میں ہوتا ہے (یعنی جمع ہونے کی مدت کے دوران غیر فعال فلم میں کمی واقع ہوئی تھی)، جو اس جگہ پر تیزی سے اضافی جمع ہونے کا باعث بنتی ہے۔ یہ ڈپازٹ کی نشوونما، پھیلنے اور دوبارہ بڑھنے کا ایک چکر پیدا کرتا ہے، جس سے مقامی گرم پیچ پیدا ہوتے ہیں۔ ایک موٹی دیوار والے ٹائٹینیم ہیٹر (1.5–2.0 ملی میٹر) کے لیے، سطح کا اونچا درجہ حرارت (اکثر غسل کے درجہ حرارت سے 5–10 ڈگری زیادہ) جمع کرنے کی حرکیات کو بہتر بناتا ہے اور اسپلنگ سائیکل کے وقت کو کم کرتا ہے۔ EN پلیٹنگ لائن کے فیلڈ ڈیٹا سے پتہ چلتا ہے کہ نکل کا دکھائی دینے والا ذخیرہ 48 گھنٹوں میں 1.2 ملی میٹر ٹائٹینیم میان پر 2.0 ڈبلیو/سینٹی میٹر 2 اور غسل کا درجہ حرارت 90 ڈگری پر پیدا ہوتا ہے، جب کہ اسی حالت میں 0.8 ملی میٹر میان 200 گھنٹے سے زیادہ کے لیے ذخائر سے پاک رہتی ہے۔ 0.8 ملی میٹر میان کی نچلی سطح کا درجہ حرارت (تقریباً. 93 ڈگری بمقابلہ 98 ڈگری) غیر فعال فلم اور جمع ہونے کی شرح کو نیوکلیشن کی شرح سے نیچے رکھتا ہے۔

تھرمل کارکردگی پر اثر: ہائپو فاسفائٹ میں کمی آرہینیئس کائینیٹکس
اتپریرک سطح پر الیکٹرو لیس نکل کے جمع ہونے کی شرح کو Arrhenius مساوات کے ذریعہ بیان کیا گیا ہے: جمع کرنے کی شرح (µm/hour)=A × exp(-E_a / RT) جہاں E_a hypophosphite آکسیکرن عمل کے لیے ایکٹیویشن انرجی ہے (∼ 65–75}/65/65/65 Jk/65/65J) 10 ڈگری (90 ڈگری سے 100 ڈگری) کے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ جمع ہونے کی شرح تقریبا دو کے ایک عنصر سے بڑھ جاتی ہے۔ ٹائٹینیم کی سطح پر جمع ہونا اس وقت تک خودبخود نہیں ہوتا جب تک کہ نکل نیوکلئس نہ بن جائے۔ ایک بار تشکیل پانے کے بعد جمع ہونے کی شرح اسی درجہ حرارت پر انحصار کی پیروی کرتی ہے۔ اہم پیرامیٹر شامل کرنے کا وقت ہے، ٹائٹینیم پر پہلے مستحکم نکل نیوکلئس بننے کے لیے درکار وقت۔ یہ شامل کرنے کا وقت تیزی سے درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ ایک عام EN غسل میں (ph 4.5, 90 o C, 6 g/L hypophosphite) گریڈ 2 ٹائٹینیم کے لیے شامل کرنے کا وقت 90 o C کے سطحی درجہ حرارت پر تقریباً 500 گھنٹے ہوتا ہے۔ 95 ڈگری سطح کے درجہ حرارت پر شامل کرنے کا وقت 120 گھنٹے تک کم ہو جاتا ہے۔ 100C پر گر کر 30 گھنٹے ہے۔ ایک موٹی دیوار سطح کو ایک ایسے نظام پر مجبور کرتی ہے جہاں انڈکشن کا وقت ناقابل قبول حد تک کم ہوتا ہے، کیونکہ ٹائٹینیم ہیٹر کی سطح کا درجہ حرارت کنڈکٹیو مزاحمت کی وجہ سے بلک غسل کے درجہ حرارت سے ہمیشہ زیادہ ہوتا ہے۔ 98 ڈگری کے درجہ حرارت پر 1.5 ملی میٹر کی دیوار کے لیے انڈکشن ٹائم 50 گھنٹے کے آرڈر پر ہوتا ہے، یعنی خود بخود نکل جمع ہونے کا عمل دو دن کے مسلسل آپریشن کے اندر شروع ہوتا ہے۔ شامل کرنے کا وقت 300 گھنٹے سے زیادہ ہے جس کی دیوار 0.8 ملی میٹر ہے اور سطح کا درجہ حرارت 92 ڈگری ہے اور جمع ہونے سے پہلے آپریشن کے ہفتوں کو حاصل کیا جا سکتا ہے۔

تجارت-کی ترکیب سے: دیوار کی موٹائی بمقابلہ جمع کرنے کا وقت
مندرجہ ذیل میٹرکس ٹائٹینیم میان کی دیوار کی موٹائی، نتیجے میں سطح کا درجہ حرارت (2.0 W/cm^2 پاور کثافت، 90 ڈگری سیلسیس پر بلک غسل، اعتدال پسند ایجیٹیشن 0.3 m/s) اور معیاری EN6ph/5th g5th میں اچانک نکل جمع ہونے کے لیے انڈکشن ٹائم کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔

دیوار کی موٹائی (ملی میٹر) بیرونی سطح کا درجہ حرارت (ڈگری) پہلے نکل نیوکلئس میں شامل کرنے کا وقت (h) مسلسل نکل کوریج کا وقت (h) EN سروس کے لیے تجویز کردہ؟
0.7 ملی میٹر 91 ڈگری 420 گھنٹے 800 گھنٹے جی ہاں – ڈپازٹ مزاحمت کے لیے بہترین۔
0.9 ملی میٹر 92 ڈگری 300 گھنٹے 600 گھنٹے جی ہاں – ہفتہ وار دیکھ بھال کے لیے موزوں ہے۔
1.1 ملی میٹر 94 ڈگری 150 گھنٹے 300 گھنٹے مارجنل - روزانہ چیک درکار ہے۔
1.3 ملی میٹر 96 ڈگری 80 گھنٹے 160 گھنٹے تجویز کردہ نہیں - دنوں میں جمع۔
1.5 ملی میٹر 98 ڈگری 50 گھنٹے 100 گھنٹے مشورہ نہیں دیا گیا - فاؤل آسانی سے۔
1.8 ملی میٹر 25 گھنٹے 101 ڈگری 50 گھنٹے پر اچھا نہیں - ایک ہفتے میں ٹوٹ جاتا ہے۔
اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ ایک موٹی دیوار بے ساختہ نکل کے جمع ہونے کو بہت زیادہ فروغ دیتی ہے۔ دیوار کی موٹائی کو 1.3 ملی میٹر سے 0.9 ملی میٹر تک کم کرنے سے انڈکشن ٹائم تقریباً 4 کے فیکٹر سے بڑھ جاتا ہے لیکن درجہ حرارت کی مطلق تبدیلی صرف 4 ڈگری ہے۔ یہ کفایتی کنکشن EN باتھ ٹب کے لیے ہیٹر کے سائز کا پہلا آرڈر اثر ہے۔

دیوار کے باہر انجینئرنگ: سطح کا گزرنا اور بجلی کی کثافت میں کمی
جب عمل کی پابندیوں (مثلاً، زیادہ-بہاؤ یا کھرچنے والے حالات کے لیے مکینیکل طاقت) کی وجہ سے ایک موٹی دیوار کی ضرورت ہوتی ہے تو بے ساختہ نکل کے جمع ہونے سے بچنے کے لیے تین متبادل تکنیکوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔ سب سے پہلے طاقت کی کثافت کو کم کرنا ہے، جو سطح کے درجہ حرارت کو کم کرتا ہے۔ بجلی کی کثافت کو 2.0 W/cm2 سے 1.2 W/cm2 تک کم کرنے سے 1.5 ملی میٹر دیوار کے لیے سطح کا درجہ حرارت 98 ڈگری سے 93 ڈگری تک کم ہو جاتا ہے، جس سے انڈکشن ٹائم 200 گھنٹے سے زیادہ ہو جاتا ہے۔ تجارت-آف یا تو لمبا ہیٹ-اپ پیریڈ یا زیادہ ہیٹر سطح کا علاقہ ہے۔ دوسرا، ایک پتلی (1–2 µm) برقی لیس نکل-فاسفورس کوٹنگ تنصیب سے پہلے ٹائٹینیم میان پر لگائی جاتی ہے جو سطح کو اتپریرک بناتی ہے، لیکن دلچسپ بات یہ ہے کہ اس کے نتیجے میں بے ترتیب نیوکلیشن کے بجائے یکساں، متضاد جمع ہوتا ہے۔ لیپت ہیٹر یکساں طور پر پلیٹ کرے گا اور ٹائٹینیم کو نقصان پہنچائے بغیر جمع کو تیزاب میں اتارا جا سکتا ہے۔ یہ مسئلہ کو غیر متوقع طور پر خود بخود جمع ہونے سے پیشین گوئی، منظم فاؤلنگ میں بدل دیتا ہے۔ تیسرا، 10% نائٹرک ایسڈ کے ساتھ 50 ڈگری پر 30 منٹ فی 100 آپریٹنگ گھنٹوں کے لیے متواتر تیزاب کی صفائی کسی بھی ابتدائی نکیل نیوکلی کو ختم کرتی ہے اور ٹائٹینیم کی غیر فعال کوٹنگ کو دوبارہ قائم کرتی ہے۔ قابل قبول خدمت زندگی 1.5 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی کے باوجود صفائی کے شیڈول کے ساتھ حاصل کی جا سکتی ہے، تاہم 0.9 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی کی نسبت زیادہ صفائی کی فریکوئنسی کے ساتھ۔

نتائج موٹی دیواریں بے ساختہ نکل جمع ہونے میں تیزی سے تاخیر کرتی ہیں۔
The wall thickness of a titanium heater was found to vary inversely and exponentially with the rate of spontaneous deposition of nickel in the electroless nickel plating solution containing hypophosphite at pH4.5 and 90°C. When the wall is made thicker (≥1.3 mm), the sheath surface temperature rises to a level where the hypophosphite reduction reaction begins to proceed rapidly on the titanium surface, with induction periods as short as 80 hours. For thinner walls (≤0.9 mm) the surface temperature is within 2–3°C of the bulk bath and the induction period can be extended to >300 ح. EN حمام کی نئی تفصیلات گریڈ 2 کا ٹائٹینیم ہیٹر ہے جس کی دیوار کی موٹائی 0.9-1.0 ملی میٹر اور پاور ڈینسٹی 2.0 W/cm2 یا اس سے کم ہے۔ یہ امتزاج ہینڈلنگ کے لیے مناسب مکینیکل طاقت فراہم کرتا ہے اور کم از کم نکل فولنگ کے خطرے کے ساتھ عام غسل کی تحریک فراہم کرتا ہے۔ اگر موٹی دیوار ناگزیر ہے، تو بجلی کی کثافت میں کمی یا تیزاب کی صفائی کا مکمل طریقہ استعمال کرنا چاہیے۔ EN وسرجن ہیٹر پر اقتباس کی درخواست کرتے وقت فراہم کیا جانے والا سب سے اہم پیرامیٹر حمام کے درمیان آپریشن کا متوقع وقت ہے۔ یہ زیادہ سے زیادہ اجازت شدہ سطح کے درجہ حرارت کا تعین کرتا ہے اور اس وجہ سے نکل کے بے ساختہ جمع ہونے سے بچنے کے لیے دیوار کی زیادہ سے زیادہ موٹائی۔