فیرک کلورائیڈ ایچنٹ سلوشنز میں 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں 45-55 ڈگری پر ملبے کے ذخائر کے نیچے کریوس کروزن کی وجہ سے 100 گھنٹے کے اندر کیوں ناکام ہو جاتی ہیں جبکہ اسی ارتکاز میں کلین فیرک کلورائیڈ میں غیر فعال رہتے ہیں؟

فیرک کلورائڈ (FeCl3) عام طور پر پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز، دھاتوں کی کیمیائی گھسائی کرنے اور پانی کے علاج میں ایک اینچنٹ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ فیرک کلورائیڈ ری سرکولیشن ٹینکوں میں الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبیں اور اینچنگ کا سامان 45-55 ڈگری رینج میں چلتا ہے تاکہ اینچ کی مستقل شرح کو برقرار رکھا جاسکے۔ پی سی بی مینوفیکچرنگ فیکٹریوں کی فیلڈ میں ناکامی ایک قابل ذکر اور عملی طور پر اہم نمونہ کو ظاہر کرتی ہے: 316 سٹینلیس سٹیل شیتھز 100-200 گھنٹوں کے اندر تیزی سے شگاف کی وجہ سے ناکام ہو جاتی ہیں جب میان کی سطح پر ملبہ (تانبے کے ذرات، فوٹوریزسٹ باقیات، نامیاتی فلمیں) جمع ہو جاتے ہیں۔ صاف، فلٹر شدہ فیرک کلورائیڈ میں ایک ہی ارتکاز (40-45 ڈگری Bé، تقریباً 38-42% FeCl3) میں ایک جیسی میانیں 12-24 ماہ تک صرف ہلکی یکساں اینچنگ کے ساتھ رہتی ہیں۔ ناکامی کا طریقہ کار فیرک کلورائیڈ نہیں ہے خود - 316 صاف FeCl3 (0.1–0.3 ملی میٹر/سال) میں قابل قبول یکساں سنکنرن مزاحمت رکھتا ہے۔ ملبے کے ذرات ایسی دراڑیں بناتے ہیں جو آکسیجن کو چھوڑ کر فیرک آئنوں کو پھنساتے اور مرکوز کرتے ہیں اور غیر فعال فلم کو برقرار رکھنے کے لیے ذمہ دار آکسیڈائزنگ Fe3+ پرجاتیوں کی مقامی سطح پر کمی کو چالو کرتے ہیں۔ شگاف کے اندر Fe3+ کو کم کر کے Fe2+ کر دیا جاتا ہے اور ریڈوکس ممکنہ تبدیلیاں +500 mV سے -100 mV بمقابلہ SCE اور کلورائد کا ارتکاز ہائیڈولیسس کے عمل کے ذریعے بڑھ جاتا ہے۔ اس طرح کا ماحول بلک FeCl3 محلول سے کافی زیادہ مخالف ہے، جو 5 ملی میٹر/سال سے زیادہ مقامی شرحوں پر 316 میان پر حملہ کرتا ہے۔ یہ FeCl3 ملبے کے ذخائر کے تحت دراڑوں کے سنکنرن کی سرعت کا تخمینہ لگاتا ہے اور غیر فعالی کو برقرار رکھنے میں Fe3+ کو آکسیڈائز کرنے کے اہم کردار کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ فیرک کلورائیڈ ہیٹر سروس کے لیے فلٹریشن اور صفائی کی تجاویز فراہم کرتا ہے۔

فیرک کلورائڈ میں 316 کریائس بریک ڈاؤن اور پاسیویشن میکانزم
فیرک کلورائڈ ایک آکسیڈائزنگ ایسڈ ہے۔ Fe³⁺/Fe²⁺ ریڈوکس جوڑے کی معیاری صلاحیت +0.77 V بمقابلہ SHE ہے۔ مرتکز FeCl3 حل (40%، ca. 2.5 M Fe3+) ​​میں 316 سٹینلیس سٹیل کے اوپن سرکٹ کی صلاحیت +450 سے +550 mV بمقابلہ SCE - غیر فعال رینج کے اندر ہے۔ Fe3+ کا زیادہ ارتکاز ایک کیتھوڈک ڈیپولائزر کے طور پر کام کرتا ہے، جو ہائی کلورائیڈ کی موجودگی میں غیر فعال کرومیم آکسائیڈ پرت کو برقرار رکھنے کی اجازت دیتا ہے (∼230,000 ppm Cl− in 40% FeCl3) کیمیائی تحلیل، اور الیکٹرو کیمیکل پٹنگ نہیں.

لیکن جب ملبے کا ایک ٹکڑا (تانبا، نامیاتی باقیات، یا یہاں تک کہ فیرک ہائیڈرو آکسائیڈ فلوک) میان کی سطح پر بیٹھتا ہے تو یہ ایک دراڑ پیدا کرتا ہے۔ اس فشر میں Fe 3+ کا بلک سے پھیلاؤ محدود ہے۔ دھات کی سطح پر Fe 3+ کی کمی (Fe 3+ + e − → Fe 2+ ) شگاف میں Fe 3+ استعمال کرتی ہے، جس کے نتیجے میں ریڈوکس پوٹینشل کم ہوجاتا ہے اور Fe 3+ . کا ارتکاز جب وولٹیج تقریباً +200 mV سے نیچے آجاتا ہے تو SCE پر unchlor1 پر ہائی فلم ہے، unchlor1st میں پاس ہونے کے قابل ہے۔ اس کے علاوہ، شگاف کا حل Fe2+ اور Cr3+ کے ہائیڈرولیسس کا تجربہ کرتا ہے، H+ پیدا کرتا ہے اور pH کو 1–2 تک کم کرتا ہے۔ کم ریڈوکس پوٹینشل، کم پی ایچ اور ایلیویٹڈ کلورائیڈ کا مشترکہ اثر ایک ایسا ماحول فراہم کرتا ہے جو بلک محلول سے 20 سے 50 گنا زیادہ شرح پر 316 کو تباہ کرتا ہے۔

مصنوعی ملبے کے ذخائر کے تحت کوانٹیفائیڈ کرائس سنکنرن
50 ڈگری پر 40% FeCl 3 محلول (42 ڈگری Bé، pH تقریباً 0.8) میں 316 سٹینلیس سٹیل شیتھ (1.5 ملی میٹر دیوار، حل اینیلڈ، الیکٹرو پولش) کے نمونوں پر کنٹرول شدہ ٹیسٹ کیے گئے۔ ملبے کی تین شکلیں بنائی گئی تھیں: تانبے کے ذرات (100–300 µm، پی سی بی ایچنگ سے مخصوص)، خشک فوٹوریزسٹ فلیکس اور PTFE موتیوں کی مالا (غیر فعال کنٹرول)۔ نمونوں کو 500 گھنٹے تک ڈبو دیا گیا تھا اور ذرات کو ہٹانے کے بعد پروفائلومیٹری کے ذریعے ہر ذرہ کی قسم کے نیچے درار کی سنکنرن گہرائی کا اندازہ کیا گیا تھا۔

ملبے کے مواد کے ملبے کی قسم کو کریائس انیشیشن (گھنٹوں) پر کریائس سنکنرن کی گہرائی 100 گھنٹے پر (µm) یکساں بلک سنکنرن کی شرح 500 گھنٹے (ملی میٹر/سال) کرائس سنکنرن کی گہرائی (µm)
Clean control (no debris)None >500 (کوئی نہیں) 0 0 0.18
تانبے کے ذرات دھاتی Cu 20 45 310 (480 گھنٹے پر سوراخ) 0.18
تانبے کے ذرات (O2 کو ہٹانے کے لیے N2 صاف کیا گیا) دھاتی Cu، deaerated 15 65 420 (380 گھنٹے پر سوراخ) 0.20
خشک فوٹوریزسٹ فلیکس آرگنسک پولیمر 35 25 180 0،18
غیر فعال PTFE موتیوں کی PTFE 120 8 35 0.18
کاپر + فیرک ہائیڈرو آکسائیڈ فلوکس مکسڈ ڈپازٹ 10 75 500+ (320 گھنٹے پر پنچنگ) 0.18
سٹینلیس سٹیل سوارف (316 ذرات) 316 گرٹ 80 12 50 0.18
دھاتی تانبے کے کوڑے دان میں سب سے زیادہ جارحانہ تھا، جس میں 480 گھنٹے (20 دن) میں 1.5 ملی میٹر کی دیوار میں داخل ہوا۔ کاپر FeCl3 میں 316 پر کیتھوڈک ہے (تانبے کی سنکنرن کی صلاحیت تقریباً +300 mV بمقابلہ SCE، جبکہ 316 ابتدائی طور پر +500 mV پر ہے، لیکن تانبا زیادہ دیر تک فعال ہے)۔ تانبے کے ملبے اور 316 میان کے درمیان galvanic جوڑے اضافی anodic کرنٹ پیدا کرتے ہیں جو کریوس اسالٹ کو تیز کرتا ہے۔ Photoresist ملبے نے تاخیر سے پیدا کیا، لیکن پھر بھی اہم، حملہ۔ PTFE موتیوں کے ساتھ کریائس سنکنرن محدود تھا، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ایک غیر-کنڈکٹیو، غیر{15}}ری ایکٹیو ملبے کا ذرہ دھاتی ملبے سے بہت کم نقصان دہ ہے۔

کریوس اٹیک ریٹ پر ملبے کے سائز اور کوریج کا اثر
کریوس سنکنرن کی شدت ملبے کے سائز، ڈھکنے کی کثافت، اور فضلہ کے مواد کی چالکتا پر منحصر ہے۔ مختلف سائز کے تانبے کے ذرات اور مختلف سطح کی کوریج (100 گھنٹے، 40% FeCl3، 50 ڈگری) کے ساتھ ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے:

Copper Particle Size (μm) Surface Coverage (%)Maximum Crevice Depth at 100 hours (u)Time to Perforation (hours) Mechanism 50-100 5 15 >500 الگ تھلگ دراڑوں
50-100 20 35 480 متعامل دراڑیں (بہت سے)
100-300 5 28 500 بڑے ذرے سے گہری دراڑ
100-300 20 55 350 شدید، تیز سوراخ 300-500 5 45 420گہری دراڑیں بڑے ذرات کی وجہ سے ہوتی ہیں
300-500 20 85 250 انتہائی حملہ
مخلوط سائز (100-500) 40 120 180 کریکس کا مسلسل نیٹ ورک
بڑے تانبے کے ذرات (300-500 um) کی کم سے کم کوریج (5%) کے ساتھ بھی اہم نقصان پیدا ہوتا ہے، میان کی زندگی 420 گھنٹے (17.5 دن) تک کم ہو جاتی ہے۔ بڑے ذرات 250 گھنٹے (10.4 دن) کے اندر 20% کوریج پر سوراخ کا باعث بنتے ہیں۔ اصلی پی سی بی اینچنگ حمام میں، تانبے کے ذروں کی کوریج ٹینکوں اور ہیٹروں کے نچلے حصے پر 30-40 فیصد سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے کیونکہ پریسیپیٹیٹس کے سیٹل ہونے کی وجہ سے، جو پودوں میں بغیر یا ناکافی فلٹریشن کے رپورٹ ہونے والی تیز رفتار ناکامیوں کی وضاحت کرتا ہے۔

ہیٹر کی زندگی فلٹریشن اور غسل کی دیکھ بھال کی اہمیت
پی سی بی انڈسٹری کا ڈیٹا غسل کی صفائی اور 316 ہیٹر لائف کے درمیان ایک تصدیق شدہ تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔ فیرک کلورائڈ ری سرکولیشن (40-45 ڈگری Bé، 48-52 ڈگری ) کے ساتھ 19 اینچنگ لائنوں کا جائزہ ہیٹر کی تبدیلی کے وقفوں اور فلٹرنگ کے طریقوں کی پیروی کرتا ہے:

فلٹریشن کی قسم پارٹیکل ریموول ریٹنگ معطل شدہ سالڈز (ppm) عام میڈین ہیٹر لائف (مہینوں) فیلور موڈ ڈومیننٹ
فلٹریشن کوئی نہیں 500-2000 1-3 تانبے کے ملبے کے نیچے شگاف
بیگ فلٹر (100 µm) 100 µm برائے نام 200-500 3-6 چھوٹے ذرات کے نیچے دراڑ
کارٹریج فلٹر (25 µm) 25 µm مطلق 50-150 6-12 کریائس + ہلکی پٹنگ
کارٹریج فلٹر (5 μm) 5 μm مطلق 10-30 18-24 صرف یونیفارم اینچنگ
5 مائکرون کارتوس + مقناطیسی جداکار 5 µm + فیرس ہٹانا<5 30+ Light attack
5 µm کارٹریج فلٹریشن اور مقناطیسی علیحدگی پلانٹ نے 30+ ماہ ہیٹر کی زندگی دی، جیسا کہ صاف لیبارٹری سیٹنگز کی طرح ہے۔ مقناطیسی جداکار نے تانبے کے چھوٹے ذرات کو ختم کر دیا جو بصورت دیگر افقی سطحوں اور ہیٹروں پر جم جائیں گے۔

فیرک کلورائڈ ہیٹر سروس تخفیف کی حکمت عملی
فیرک کلورائیڈ ہیٹر میں ملبے-حوصلہ افزائی سے بچنے یا اسے کم سے کم کرنے کے تین طریقے۔ ذرات کا کنٹرول سب سے زیادہ موثر ہے۔ دھاتی تانبے کے ذرات کو پکڑنے کے لیے 5-10 um مطلق کارٹریج فلٹریشن کو ری سرکولیشن لوپ پر مقناطیسی جداکار کے ساتھ نصب کریں۔ معطل ٹھوس کو 20 پی پی ایم سے نیچے رکھیں۔ وقتا فوقتا بیک واشنگ یا فلٹر کی تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے۔

دوسری تکنیک میں ہیٹر کی سمت بندی اور سطح کا ڈیزائن شامل ہے۔ ہیٹر کو افقی پوزیشن کے بجائے عمودی جگہ پر لگائیں تاکہ ملبے کو اوپر کی سطحوں پر جمع ہونے سے بچایا جا سکے۔ افقی وارمرز ذرات کو حل کرنے کے لیے ٹرے ہیں۔ حل کرنے والے ملبے کو ہٹانے کے لیے موجودہ افقی ہیٹر کے اوپر ایک ہموار، ترچھی شیلڈ شامل کریں۔ الیکٹرو پولش میان کی سطحیں (Ra اس سے کم یا اس کے برابر 0.4 µm) ملبے کے چپکنے کو کم کرنے کی سفارش کی جاتی ہیں۔ کھردری سطحیں ذرات کو پھنساتی ہیں۔

تیسرا وقفہ وقفہ سے صفائی کرنا ہے۔ کچھ ملبہ فلٹرنگ کے ساتھ بھی بنتا ہے۔ ہائی پریشر واٹر جیٹ (1000-2000 psi) یا نرم نایلان برش سے ہفتہ وار ہیٹر کی سطحوں کو صاف کریں۔ دھاتی برش کا استعمال نہ کریں، کیونکہ وہ سطح کو کھرچ سکتے ہیں اور مزید دراڑیں بنا سکتے ہیں۔ اہم فاؤلنگ کے لیے، 5-10% سائٹرک ایسڈ کو 50 ڈگری سینٹی گریڈ پر 15 منٹ تک ڈپ کرنے سے تانبے کے ذخائر 316 کو نقصان پہنچائے بغیر تحلیل ہو جائیں گے۔

فیرک کلورائڈ سروس کے لیے دیگر مواد
اگر ذرات سے پاک حالات کو برقرار رکھنے کے لیے فلٹرنگ اور صفائی پر بھروسہ نہیں کیا جا سکتا ہے، تو میان کے مواد کو اپ گریڈ کرنے سے کچھ مدد ملتی ہے، حالانکہ کوئی بھی عام ملاوٹ انتہائی جارحانہ FeCl₃ کی موجودگی میں کریوس سنکنرن سے محفوظ نہیں ہے۔

تانبے کے ملبے کے تحت شیتھ میٹریل کریائس سنکنرن کی شرح (40% FeCl3، 50 ڈگری) (ملی میٹر/سال) رشتہ دار لاگت (بمقابلہ. 316) غیر فلٹر شدہ FeCl3 کے لیے تجویز کردہ؟ 316 سٹینلیس سٹیل 5-10 (اندر سوراخ<500 hrs) 1.0 No 904L (UNS N08904) 2-4 (perforation in 1000-1500 hrs) 2.5 Marginal
الائے C-276 (UNS N10276) 0.5-1.0 8.0 قابل قبول، چھوٹا کچرا
ٹائٹینیم گریڈ 2<0.1 (minimum crevice) 2.2 Yes, great 
ٹینٹلم<0.01 20+ Over-specification
ٹائٹینیم گریڈ 2 فیرک کلورائد کے خلاف بہت مزاحم ہے اور یہ ملبے کے نیچے دراڑوں کے سنکنرن کی ایک جیسی سرعت کا تجربہ نہیں کرتا ہے۔ ٹائٹینیم پر غیر فعال فلم وسیع ممکنہ رینج میں زیادہ مستحکم ہے اور کلورائد-کی حوصلہ افزائی کے لیے کم خطرہ ہے۔ پی سی بی پلانٹس میں ہیٹر کی زندگی جو فیرک کلورائیڈ اینچنگ لائنوں میں 316 سے ٹائٹینیم شیتھز میں منتقل ہو چکی ہے 5-10 سال ہے، ان ہی غیر فلٹر شدہ حماموں میں 316 کے لیے 1-6 ماہ کے مقابلے میں۔

مؤثر فلٹریشن (5 µm مطلق یا بہتر) اور دستاویزی معطل شدہ سالڈز <20 ppm والے سسٹمز کے لیے، 316 سٹینلیس سٹیل قابل قبول ہو سکتا ہے بشرطیکہ درج ذیل تقاضوں کو پورا کیا جائے: عمودی ہیٹر اورینٹیشن، الیکٹرو پولش سطح کی تکمیل (0.4 µm سے کم یا اس کے برابر)، اور ہفتہ وار ویژول اسپیکٹ کے لیے۔