Kakšna je odpornost grelnika PFA na prepustnost HCl pri segrevanju plina brezvodnega vodikovega klorida (HCl) (150 stopinj, 10 barov) za čiščenje polprevodniške komore v primerjavi med ekstrudiranimi in toplotno{2}}skrčenimi oblogami z uporabo prepustnih celic pri povišanem tlaku?
Pustite sporočilo
Izziv prepustnosti pri segrevanju brezvodnega plina HCl
Za čiščenje polprevodniške komore se uporablja brezvodni plin vodikov klorid pri 150 stopinjah in tlaku 10 stopinj. V tej storitvi so kovinska jedra napadena zaradi prodiranja HCl v grelnike PFA. Metoda izdelave obloge (ekstrudirana ali toplotno-krčena) vpliva na odpornost proti prepustnosti. Glede na kvantitativno študijo osmih tovarn polprevodnikov zaradi homogene debeline stene in manjše preostale napetosti toplotno skrčene obloge kažejo 60 % manj infiltracije HCl kot ekstrudirane obloge, kar podaljša življenjsko dobo grelnika s šestih mesecev na dve ali več let.
Metodologija za testiranje permeacijskih celic
Prepustne celice izpostavijo vzorce PFA (2,0 mm stene) 100 % plinu HCl pri 150 stopinjah, 10 barih na eni strani, s pomivanjem s helijem na drugi strani. Koncentracija HCl v čistilnem plinu, izmerjena z ionsko kromatografijo. Testiranje kaže velika odstopanja med proizvodnimi metodami:
Sprememba debeline stene tipa obloge (TIR) Preostala napetost (MPa) Hitrost prepustnosti HCl (mg/cm²·dan) Čas do korozije jedra (ure) Življenjska doba (meseci pri 24/7)
Ekstrudirano (standardno) ±0,15 mm 8,5 (natezno) 0.28 2,500 6 Ekstrudirano (žarjeno) ±0,12 mm 5,2 (natezno) 0.22 3,200 8 Toplotno-krčeno (standardno) ±0,05 mm 3,0 (tlačno) 0.12 6,000 15
Toplotno -krčeno (žarjeno) ±0,04 mm 2,0 (stiskanje) 0.09 8,000 20
Toplotno -krčeno (visoka kristaliničnost) ±0,04 mm 2,5 (kompresijsko) 0.07 10,000+
Različice v mehanizmih prepustnosti
Zaradi hitrega ohlajanja po iztiskanju imajo ekstrudirane obloge večjo preostalo natezno napetost, kar povzroči mikropraznine, ki pospešijo absorpcijo HCl. Toplotno{1}}skrčene obloge se razširijo in skrčijo na jedra, potem ko se začnejo kot ekstrudirane cevi. S tem se sprosti preostala napetost in nastane tlačna obročna napetost, ki zapre mikropraznine. Poleg tega toplotno{4}}skrčene obloge odpravljajo tanka področja, kjer je penetracija koncentrirana, saj imajo doslednejšo debelino stene (±0,05 mm v primerjavi z ±0,15 mm).
Učinki temperature in tlaka
Stopnje prepustnosti so enake pri 150 stopinjah in 10 barih. Življenjska doba zaradi -toplotnega skrčenja se skrajša na osem mesecev pri 180 stopinjah (moteče stanje), ko se prepustnost potroji za vse vrste oblog. Pri 120 stopinjah se prepustnost zmanjša za 60 %, povečana toplota-skrajšana življenjska doba več kot 5 let. Na prepustnost vpliva tudi pritisk; stopnje so 30 % višje pri 15 barih in 40 % nižje pri 5 barih.
Interakcija med debelino stene in vrsto obloge
Toplotno{0}}skrčene obloge ohranjajo homogene lastnosti v različnih debelinah. Za 2,0 mm stene, zmogljivost kot zgoraj. Za 1,5 mm toplotno skrčene obloge se prepustnost poveča na 0,15 mg/cm²·dan, kar je še vedno boljše od 2,0 mm ekstrudiranih (0,28). Pri 3,0 mm toplotno{11}}krčenju se prepustnost zniža na 0,05 mg/cm²·dan, kar omogoča 5+-letno življenjsko dobo.
Izbira osnovnih materialov
Prepojen HCl hitro razjeda večino kovin. Za toplotno{1}}skrčene obloge s penetracijo 0,07–0,12 mg/cm²·dan:
Združljivost s Heat-Shrunk Liner Incoloy 825 0.08 Corosion Stopnja korozije (mm/leto) pri 150 stopinjah s permeated HClGood (več kot tri leta)
C-276 Hastelloy 0,02 Odlično (5+ let)
Titan stopnje 2 0,15 (pitting) Tantal<0.001 is poor.Excellent (10+ years)
Kontrola kakovosti proizvodnje
Toplotno-skrčene obloge potrebujejo nadzorovano hlajenje (5 stopinj/min) in natančen nadzor temperature med krčenjem (320 stopinj ± 5 stopinj). Preostalo napetost lahko ponovno povzroči slabo vodeno toplotno-krčenje. Dobavitelji morajo potrditi:
Debelina stene TIR (lasersko merjenje) < 0,05 mm
Preostala tlačna napetost < 3 MPa (fotoelastična)
100-odstotno testiranje isker ni razkrilo luknjic.
Smernice za specifikacije storitev brezvodnega HCl
Za brezvodni plin HCl pri 150 stopinjah, 10 barih določite toplotno-skrčene obloge iz PFA z naknadnim{3}}žarjenjem (160 stopinj, 4h) in debelino stene najmanj 2,0 mm. Zahteva se potrdilo o prepustnosti HCl pod 0,10 mg/cm²·dan pri 150 stopinjah, 10 barih. Izberite jedra Hastelloy C-276 in 2,5 mm stene za tri-letno ali daljšo življenjsko dobo za neprekinjeno--čiščenje polprevodniške komore 24 ur na dan (8000 ur letno). Pri težkih storitvah s plinom HCl, kjer nenačrtovani izpadi orodja stanejo več kot 10.000 USD na uro, 3–4-krat daljša življenjska doba toplotno skrčenih oblog upraviči premijo (20–35 % nad ekstrudiranimi). Žarjene ekstrudirane obloge s stenami 3,0 mm bi lahko dobro delovale za pilotne sisteme, ki se uporabljajo občasno.
