جب فیرک کلورائیڈ ایچنٹ (42 ڈگری Bé) کو 50 ڈگری پر گرم کیا جاتا ہے، تو ٹائٹینیم گریڈ 7 گریڈ 2 (0.2 ملی میٹر/سال) سے کم عام سنکنرن کی شرح (0.01 ملی میٹر/سال) کیوں ظاہر کرتا ہے؟

فیرک کلورائیڈ (FeCl₃) 42 ڈگری Bé (تقریباً 38-40% FeCl₃ وزن کے اعتبار سے) تانبے کے پہنے ہوئے سرکٹ بورڈز کو اینچ کرنے اور دھاتوں کی کیمیائی گھسائی کے لیے ایک عام ذریعہ ہے۔ محلول بہت آکسائڈائزنگ ہے، انتہائی تیزابیت والا (pH 0.5-1.0) اور اس میں تقریباً 200-250 g/L کلورائیڈ آئن شامل ہیں۔ ٹائٹینیم کو FeCl 3 ایچنگ لائنوں میں وسرجن ہیٹر کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ آکسیڈائزنگ حالات میں کلورائد پٹنگ کے خلاف اس کی بہترین مزاحمت ہے۔ لیکن تجارتی طور پر خالص گریڈ 2 اور پیلیڈیم سے مستحکم گریڈ 7 ٹائٹینیم کے درمیان اہم فرق موجود ہیں۔ 50 ڈگری پر طویل مدتی سروس میں گریڈ 7 کی عام سنکنرن کی شرح 0.01-0.03 ملی میٹر سالانہ ہے جبکہ گریڈ 2 0.15-0.25 ملی میٹر فی سال، 10 فرق کا عنصر ہے۔ یہ مقالہ کارکردگی کے اس فرق کے الیکٹرو کیمیکل میکانزم کو بیان کرتا ہے اور اس کی وضاحت کرتا ہے کہ گریڈ 7 کی اضافی لاگت کو اس کی کم سنکنرن کی شرح سے کب جائز قرار دیا جاتا ہے۔

فیرک کلورائد بطور آکسیڈائزنگ ایجنٹ
فیرک کلورائڈ ایک مضبوط آکسیڈینٹ ہے جس کی وجہ Fe 3+ /Fe 2+ ریڈوکس جوڑی ہے جس کی عام کمی کی صلاحیت +0.77 V بمقابلہ SHE ہے۔ 50 ڈگری پر مرتکز محلول میں مؤثر صلاحیت +0.6 سے +0.8 V بمقابلہ SCE ہے۔ یہ ایک بہت ہی آکسائڈائزنگ ماحول ہونا چاہئے اور اس سے ٹائٹینیم کے مکمل طور پر غیر فعال ہونے کی توقع کی جائے گی۔ گریڈ 2 اور گریڈ 7 دونوں غیر فعال ہیں۔ ٹائٹینیم پر غیر فعال پرت جامد نہیں ہے، لیکن مسلسل تحلیل اور اصلاح کر رہی ہے۔ تحلیل کی شرح ٹائٹینیم کے حل انٹرفیس کی کیمسٹری کے ذریعے کنٹرول کی جاتی ہے، خاص طور پر پیچیدہ اینونز (کلورائڈ) کی ارتکاز اور عظیم دھاتی اتپریرک کی موجودگی۔

FeCl3 گریڈ 2 سنکنرن میکانزم
FeCl₃ محلول میں گریڈ 2 ٹائٹینیم پر غیر فعال TiO₂ کوٹنگ آہستہ آہستہ کیمیائی طور پر تحلیل TiO₂ + 4Cl⁻ + 4H⁺ → TiCl₄ + 2H₂O ہے۔ TiCl₄ کو حل پذیر پرجاتیوں میں ہائیڈولائز کیا جاتا ہے۔ بیک وقت ٹوٹ پھوٹ کے ساتھ، فلم پانی یا آکسیجن کے ساتھ ٹائٹینیم کے تعامل سے دوبارہ بنتی ہے۔ 50 ڈگری پر مستحکم ریاستی سنکنرن کی شرح 0.15–0.25 ملی میٹر فی سال ہے، جو تحلیل اور دوبارہ منتقلی کی شرح کے درمیان فرق کا نتیجہ ہے۔ شرح درجہ حرارت پر منحصر ہے: 40 ڈگری گریڈ 2 پر 0.05-0.10 ملی میٹر فی سال، 60 ڈگری پر شرح 0.4-0.6 ملی میٹر فی سال تک بڑھ جاتی ہے۔

سنکنرن وسیع ہے (آفاقی) اور گڑھا نہیں ہے۔ گریڈ 2 کی ٹیوب کی دیوار آپریشن کے مہینوں کے دوران آہستہ آہستہ اور یکساں طور پر پتلی ہو جائے گی۔ 50 ڈگری پر استعمال ہونے والی 1.65 ملی میٹر موٹی ٹیوب ہر سال تقریباً 0.2 ملی میٹر کھو دے گی، جس کی وجہ سے کم از کم قابل اجازت دیوار کی موٹائی تک پہنچنے تک 5-8 سال کی سروس لائف ہو جائے گی (عموماً مکینیکل سالمیت کے لیے 1.0 ملی میٹر)۔

گریڈ 7 کیتھوڈک علاج
Titanium in grade 7 contains between 0.12 to 0.25% palladium, which is dispersed as fine islands throughout the titanium matrix. Titanium has a good cathodic site and is less noble than Palladium. The main cathodic reaction on Pd in FeCl3 solution is . Fe3+ + e- ->Fe2+ یہ رد عمل پیلیڈیم پر ٹائٹینیم کی نسبت کم اوور پوٹینشل پر شروع ہوتا ہے، یہ تجویز کرتا ہے کہ زیادہ تر کیتھوڈک کرنٹ پیلیڈیم کے مقامات پر ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم میٹرکس زیادہ عمدہ پوٹینشل پر پولرائز کرتا ہے، اکثر اسی حالات میں گریڈ 2 کے مقابلے میں +0.3 سے +0.5 V زیادہ نوبل ہوتا ہے۔

اس زیادہ عمدہ صلاحیت کے طور پر TiO₂ فلم کے تحلیل ہونے کی شرح میں تیزی سے کمی آتی ہے۔ الیکٹرو کیمیکل ٹیسٹ بتاتے ہیں کہ FeCl3 میں گریڈ 7 کی غیر فعال کرنٹ کثافت 50 ڈگری پر 0.5-1.0 µA/cm2 ہے، جو 0.005-0.010 ملی میٹر فی سال سنکنرن کی شرح کے برابر ہے۔ پیلیڈیم کو پوری سطح کو ڈھانپنے کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ سطح پر موجود 0.5-1.0% پیلیڈیم جزائر کیتھوڈک تحفظ کو یقینی بنانے کے لیے کافی ہیں۔

طویل مدتی کارکردگی کا موازنہ-
فیلڈ کی توثیق 50 ڈگری پر 42 ڈگری Bé FeCl 3 کا استعمال کرتے ہوئے PCB ایچنگ کی سہولیات سے فیلڈ ڈیٹا کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔ گریڈ 2 کے ٹائٹینیم ہیٹر (1.65 ملی میٹر وال) کی عام طور پر دیوار پتلی ہونے والی زندگی 5-7 سال ہوتی ہے اور اسے تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ گریڈ 7 کے ہیٹر (1.65 ملی میٹر وال) 15+ سالوں سے خدمت میں ہیں جس کی پیمائش شدہ دیوار کی موٹائی کل 0.2 ملی میٹر سے کم ہے۔ گریڈ 7 کی قیمت پہلے سے زیادہ ہے (گریڈ 2 سے تقریباً 30-40% زیادہ)، لیکن یہ طویل سروس لائف اور کم ڈاؤن ٹائم کے ساتھ اپنے لیے ادائیگی کرتا ہے۔

مواد کی عمومی سنکنرن کی شرح @ 50 ڈگری وقت سے 50% دیوار کے نقصان (1.65 ملی میٹر سے 0.8 ملی میٹر) درخواست کی متعلقہ لاگت کے عنصر کی لاگت-موثر
گریڈ 2 ٹائٹینیم 0.15-0.25 ملی میٹر/سال 3-5 سال 1.0x کم حجم، وقفے وقفے سے اینچنگ
گریڈ 7 ٹائٹینیم 0.01-0.03 ملی میٹر/سال 15-25 سال 1.3-1.4x اعلی حجم، مسلسل عمل
Hastelloy C-276 0.02-0.05 ملی میٹر/سال 10-15 سال 2.5-3.0x صرف خصوصی ایپلی کیشنز
FeCl₃ ہیٹ سورس سلیکشن ایپلی کیشن میٹرکس
اینچنگ آپریشن ٹمپریچر باتھ ٹرن اوور ریٹ ٹائٹینیم گریڈ تجویز کردہ ہیٹر لائف متوقع (1.65 ملی میٹر دیوار)
کم- والیوم پی سی بی پروٹو ٹائپنگ 50 ڈگری وقفے وقفے سے، غسل میں تبدیلی ماہانہ گریڈ 2 5-7 سال
ہائی والیوم پی سی بی فیبریکیشن 50 ڈگری مسلسل، غسل ری جنریٹڈ گریڈ 7 12-15 سال
کیمیکل اینچنگ (موٹی دھات) 55-60 ڈگری زیادہ استعمال، مسلسل گریڈ 7 8-10 سال
دوبارہ تیار کردہ FeCl₃ (کم Fe²⁺) 50 ڈگری مسلسل گریڈ 7 15+ سال
استعمال شدہ FeCl₃ (ہائی Fe²⁺، کم آکسیڈائزنگ) 50 ڈگری بیچ ڈسپوزل گریڈ 2 4-6 سال
ٹائٹینیم گریڈ 7 میں پیلیڈیم کے ذریعے کیتھوڈک ترمیم فیرک کلورائڈ ایچینٹ میں گریڈ 2 کے تقریباً بیسویں حصے کی کل سنکنرن کی شرح کو 42 ڈگری بی اور 50 ڈگری سی پر لے جاتی ہے۔ مسلسل اعلیٰ-پروڈکشن اینچنگ آپریشنز کے لیے جہاں ہیٹر پر انحصار اور طویل سروس کی زندگی بنیادی اہمیت کی حامل ہے، گریڈ 7 کی زیادہ ابتدائی لاگت کی ضمانت دی جاتی ہے۔ گریڈ 2 وقفے وقفے سے یا کم حجم کے استعمال کے لیے لاگت سے موثر انتخاب ہے جہاں 5-7 سال کی ہیٹر لائف قابل قبول ہے۔ وضاحت کرتے وقت مخصوص FeCl3 حل میں ریکارڈ شدہ اصل سنکنرن کی شرح کے بارے میں پوچھیں۔ ٹریس آلودگی (تانبا، نکل) کارکردگی کو متاثر کر سکتے ہیں۔