Una línea de grabado de PCB reemplazó un calentador de inmersión de PTFE en un grabador de cloruro cúprico después de solo siete meses. La superficie del calentador mostró picaduras a lo largo de las costuras de soldadura y en la línea de líquido. La resistencia del aislamiento había caído a 12 MΩ. El grabador era una solución con alto contenido de cloruro-que operaba a 55 grados. El calentador se había especificado en 1,5 W/cm²-un valor que funcionó bien en otras químicas pero que era demasiado agresivo para el ambiente rico en cloruro-.
Los grabadores con alto contenido de cloruro- se encuentran entre las sustancias químicas más exigentes para los calentadores de inmersión de PTFE. Los iones de cloruro penetran las películas protectoras e inician picaduras en los metales. También impregnan los polímeros y degradan la unión entre el recubrimiento y el sustrato. La combinación de ataque de cloruro y temperatura elevada acelera la degradación.
Por qué los grabadores de cloruro requieren una menor densidad de vatios
Los iones cloruro son pequeños, móviles y agresivos. Penetran el PTFE a una velocidad que depende de la temperatura y la concentración. A 55 grados y una alta concentración de cloruro, la tasa de permeación es significativa. Los iones de cloruro alcanzan la línea de unión entre el PTFE y la cubierta metálica, donde inician la corrosión.
La tasa de permeación se activa térmicamente. Cada aumento de 10 grados aproximadamente duplica la tasa. Un calentador que funciona a 1,5 W/cm² tiene una temperatura superficial entre 15 y 20 grados más alta que uno a 1,0 W/cm². La temperatura más alta acelera la permeación del cloruro y acorta el tiempo hasta que se rompe el recubrimiento.
| Densidad de vatios | Temperatura de la superficie a 55 grados a granel | Tasa de permeación de cloruro | Tiempo hasta la violación del recubrimiento | Vida útil esperada |
|---|---|---|---|---|
| 0,6 W/cm² | 65-70 grados | muy bajo | >36 meses | 4 a 6 años |
| 0,8 W/cm² | 70–75 grados | Bajo | 24-36 meses | 3 a 5 años |
| 1,0 W/cm² | 75–82 grados | Moderado | 12 a 24 meses | 2-3 años |
| 1,2 W/cm² | 82–90 grados | Alto | 8 a 14 meses | 12 a 24 meses |
| 1,5 W/cm² | 90-100 grados | muy alto | 4 a 8 meses | 6 a 12 meses |
Densidad de vatios y su efecto sobre la permeación de cloruros y la vida útil.
El techo de temperatura para el servicio de cloruro
La temperatura de la superficie es la variable de control. Para grabadores con alto contenido de cloruro-a 55 grados, la temperatura de la superficie no debe exceder los 80 a 85 grados. Por encima de ese rango, la tasa de permeación de cloruro se acelera y el PTFE se degrada rápidamente.
Para mantener la temperatura de la superficie por debajo de los 85 grados, la densidad de vatios debe limitarse a 1,0-1,2 W/cm² en baños moderadamente agitados. En zonas de bajo-flujo, el límite cae a 0,8 W/cm².
Calcular el área de superficie requerida
El requisito de superficie depende de la potencia y de la densidad de vatios. Para un servicio de 6 kW a 1,0 W/cm², la superficie requerida es de 6.000 cm². Un calentador de un solo-lado con una superficie de 500 mm × 600 mm proporciona 3000 cm²-no es suficiente. Un calentador de doble-proporciona 6000 cm², lo que cumple con el requisito.
Si el tanque no puede acomodar un calentador de doble-cara de 500 × 600 mm, varios calentadores más pequeños distribuidos alrededor del tanque pueden proporcionar el área de superficie requerida manteniendo una baja densidad de vatios.
| Potencia | Densidad de vatios | Área de superficie requerida | Huella de una sola cara- | Huella de doble-cara |
|---|---|---|---|---|
| 3 kilovatios | 1,0 W/cm² | 3.000 cm² | 500 × 600 milímetros | 500 × 300 milímetros |
| 4 kilovatios | 1,0 W/cm² | 4.000 cm² | 500 × 800 milímetros | 500 × 400 milímetros |
| 5 kilovatios | 1,0 W/cm² | 5.000 cm² | 500 × 1.000 milímetros | 500 × 500 milímetros |
| 6 kilovatios | 1,0 W/cm² | 6.000 cm² | 600 × 1.000 milímetros | 600 × 500 milímetros |
| 8 kilovatios | 1,0 W/cm² | 8.000 cm² | 800 × 1.000 milímetros | 800 × 500 milímetros |
Requisitos de superficie y huella para grabadores con alto contenido de-cloruro a 1,0 W/cm²
Pasos prácticos de especificación para servicio con alto contenido de cloruro-
Comience con la concentración de cloruro. Las concentraciones más altas requieren una menor densidad de vatios. Para concentraciones superiores a 200 g/L, la densidad de vatios no debe exceder 1,0 W/cm². Para concentraciones superiores a 300 g/L, el límite baja a 0,8 W/cm².
Seleccione la densidad de vatios de las condiciones de flujo reales en la ubicación del calentador. En un baño moderadamente agitado, es apropiado 1,0 W/cm². En una zona de flujo bajo-, reduzca la potencia a 0,8 W/cm².
Calcule la superficie requerida a partir de la potencia y la densidad de vatios. Un servicio de 6 kW a 1,0 W/cm² requiere 6.000 cm². Si un solo calentador no puede proporcionar esa área dentro del tanque, considere varios calentadores distribuidos alrededor del perímetro.
Verifique que la temperatura de la superficie del calentador se mantenga por debajo de los 85 grados. Si la temperatura de la superficie calculada excede ese límite, reduzca aún más la densidad de vatios o mejore el flujo en la superficie del calentador.
Cuando los calentadores estándar no pueden cumplir con el requisito de densidad de vatios
Los tanques de grabado con alto contenido de-cloruro, con altos requisitos de potencia y espacio periférico limitado a menudo no pueden acomodar calentadores de inmersión de PTFE estándar con las bajas densidades de potencia que exige la química. Una configuración personalizada de calentador de inmersión de PTFE con una gran superficie, una baja densidad de vatios y una posición de flujo-optimizada aborda la causa principal del desajuste de la densidad de vatios. El proceso de especificación requiere la concentración de cloruro, la temperatura de funcionamiento, las dimensiones del tanque, las condiciones de flujo y la potencia requerida. Para instalaciones con alto contenido de ácido-cloro, este enfoque específico-de aplicación reduce las picaduras y extiende la vida útil del calentador.
