**যখন একটি টাইটানিয়াম শীথড টিউব প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড তৈরিতে কপার এচিং এর জন্য 65 ডিগ্রীতে গরম 10% অ্যামোনিয়াম পারসালফেট দ্রবণের সংস্পর্শে আসে, তখন কেন 1.0 মিমি প্রাচীরের পুরুত্ব 3000 ঘন্টা বেঁচে থাকে যখন 0.5 মিমি ছিদ্র করে 00 ঘন্টার মধ্যে ব্যর্থ হয়?**60
গ্রেড 2 টাইটানিয়াম চাদরযুক্ত টিউবগুলি সাধারণত প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড উত্পাদনে অ্যামোনিয়াম পারসালফেট এচিং সমাধানগুলির জন্য নিমজ্জন হিটার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ দ্রবণে 10% অ্যামোনিয়াম পারসালফেট (NH₄)₂S₂O₈ 65 ডিগ্রিতে থাকে, যার pH প্রায় 3-4। অ্যামোনিয়াম পারসালফেট একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট (S₂O₈²⁻/SO₄²⁻ এর জন্য E ডিগ্রি=+2.01 V), যা সাধারণত টাইটানিয়ামের একটি স্থিতিশীল প্যাসিভ ফিল্মকে প্রচার করে। যাইহোক, পারসালফেট দ্রবণগুলি একটি অনন্য ব্যর্থতা প্রক্রিয়া উপস্থাপন করে: পারসালফেট আয়ন সালফেট র্যাডিকেল (SO₄·⁻) এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইড তৈরি করতে পচতে পারে, একটি অত্যন্ত আক্রমণাত্মক অক্সিডাইজিং পরিবেশ তৈরি করে যা টাইটানিয়ামকে ট্রান্সপ্যাসিভ অঞ্চলে চালাতে পারে। এই শাসনামলে, প্যাসিভ ফিল্মটি স্থানীয়ভাবে ভাঙ্গনের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে পিটিং হয়। দেয়ালের বেধ একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে কারণ পিটিং প্রচার একটি ত্বরিত হারের আইন অনুসরণ করে। একটি 1.0 মিমি প্রাচীর 3000 ঘন্টার জন্য গর্তের বৃদ্ধি সহ্য করার জন্য পর্যাপ্ত উপাদান সরবরাহ করে, যখন একটি 0.5 মিমি প্রাচীর 600 ঘন্টার মধ্যে গর্তের গভীরতা এবং প্রসারণের হারের মধ্যে অরৈখিক সম্পর্কের কারণে ছিদ্র করে।
**অ্যামোনিয়াম পারসালফেট সলিউশনে পিটিং করার প্রক্রিয়া**
অ্যামোনিয়াম পারসালফেট S₂O₈²⁻ → 2SO₄·⁻ অনুসারে 65 ডিগ্রিতে তাপগতভাবে পচে যায়। সালফেট র্যাডিকালগুলি সবচেয়ে শক্তিশালী অক্সিডেন্টগুলির মধ্যে পরিচিত, যা জলকে হাইড্রোজেন পারক্সাইডে অক্সিডাইজ করতে এবং হাইড্রোক্সিল র্যাডিকেল তৈরি করতে সক্ষম। টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর, এই উচ্চ অক্সিডাইজিং পরিবেশ ট্রান্সপ্যাসিভ দ্রবীভূত হতে পারে, যেখানে প্রতিরক্ষামূলক TiO₂ ফিল্ম দ্রবণীয় Ti⁴⁺ প্রজাতিতে রূপান্তরিত হয়। পিটিং শুরু হয় পৃষ্ঠের ত্রুটি থেকে যেখানে স্থানীয় বর্তমান ঘনত্ব সর্বোচ্চ। একবার একটি পিট নিউক্লিয়েট হয়ে গেলে, গর্তের অভ্যন্তরে আবদ্ধ রসায়ন পারসালফেটের ক্ষয় হয়ে যায় এবং H⁺ এবং সালফেটে সমৃদ্ধ হয়, একটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে বৃদ্ধির পরিবেশ তৈরি করে। পিট প্রচারের হার গভীরতার সাথে একটি শক্তি-আইন সম্পর্ক অনুসরণ করে: অগভীর গর্তগুলি ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, কিন্তু একবার একটি গর্ত একটি গুরুত্বপূর্ণ গভীরতা অতিক্রম করে (টাইটানিয়ামে প্রায় 0.2-0.25 মিমি), ত্বরিত স্থানীয় রসায়নের কারণে এই হার 3-5 এর ফ্যাক্টর দ্বারা বৃদ্ধি পায়।
**বিভিন্ন প্রাচীর পুরুত্বের জন্য পরিমাণগত পিটিং প্রচার**
10% (NH₄)₂S₂O₈ 65 ডিগ্রিতে নিমজ্জিত গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউব (12 মিমি ওডি) ব্যবহার করে নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষাগুলি নিম্নলিখিত পিটিং আচরণের রিপোর্ট করে:
| দেয়ালের বেধ (মিমি)|পিট ইনিশিয়েশানের সময় (ঘন্টা)|পিট প্রচারের হার (দীক্ষার পর 1000 ঘন্টা প্রতি মিমি)|সূচনা থেকে ছিদ্র পর্যন্ত সময় (ঘন্টা)|মোট পরিষেবা জীবন (ঘন্টা)|আপেক্ষিক জীবন |
|---------------------|-------------------------------|-----------------------------------------------------------|----------------------------------------------|----------------------------|---------------|
| 0.4|80 – 120|0.40 – 0.60 (ধীরে) → 1.20 – 1.80 (ত্বরণ)|150 – 250|230 – 370|1.0× |
| 0.5 | 100 – 180 | 0.35 – 0.55 → 1.00 – 1.50 | 200 – 350 | 300 – 530 | 1.3× |
| 0.6 | 120 – 220 | 0.30 – 0.48 → 0.85 – 1.30 | 280 – 450 | 400 – 670 | 1.7× |
| 0.7 | 150 – 270 | 0.25 – 0.40 → 0.70 – 1.10 | 350 – 550 | 500 – 820 | 2.1× |
| 0.8 | 180 – 320 | 0.20 – 0.35 → 0.55 – 0.90 | 450 – 700 | 630 – 1,020 | 2.6× |
| 0.9 | 220 – 370 | 0.15 – 0.28 → 0.40 – 0.70 | 550 – 850 | 770 – 1,220 | 3.2× |
| 1.0 | 250 – 420 | 0.12 – 0.22 → 0.30 – 0.55 | 700 – 1,100 | 950 – 1,520 | 4.0× |
তথ্য দেখায় যে একটি 1.0 মিমি প্রাচীর আনুমানিক 1,200 ঘন্টার একটি মাঝারি পরিষেবা জীবন প্রদান করে, কিছু নমুনা 1,500 ঘন্টা পৌঁছায়, যখন একটি 0.5 মিমি প্রাচীর প্রায় 400 ঘন্টা ব্যর্থ হয় - একটি 3× পার্থক্য। নির্ভরযোগ্য 3000-ঘন্টা পরিষেবার জন্য, 1.2-1.5 মিমি সুপারিশ করা হয়।
**কেন 1.0 মিমি প্রাচীর 3 এর একটি ফ্যাক্টর দ্বারা 0.5 মিমি ছাড়িয়ে যায়**
গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর হল গর্তের গভীরতা যেখানে বংশবিস্তার ত্বরান্বিত হয়। 65 ডিগ্রীতে অ্যামোনিয়াম পারসালফেটে গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের জন্য, ধীর থেকে দ্রুত প্রচারে রূপান্তরটি প্রায় 0.2-0.25 মিমি গভীরতার গর্তে ঘটে। একটি 0.5 মিমি প্রাচীর 200-300 ঘন্টা প্রচারের পরে এই গুরুতর গভীরতায় পৌঁছে, তারপর দ্রুত অন্য 100-150 ঘন্টার মধ্যে অবশিষ্ট 0.25 মিমিতে প্রবেশ করে - মোট জীবন 300-450 ঘন্টা। একটি 1.0 মিমি প্রাচীর 500-700 ঘন্টা পরে 0.25 মিমি গভীরতায় পৌঁছায়, কিন্তু অবশিষ্ট 0.75 মিমি ত্বরিত ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করে। 0.25 মিমি থেকে 0.90 মিমি (দ্রুত প্রচারের 0.65 মিমি) ভেদ করার সময় 0.20 মিমি থেকে 0.45 মিমি (0.25 মিমি) ভেদ করার সময় থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি কারণ গর্তের জ্যামিতি পরিবর্তিত হয়: গভীরতর গর্তগুলি খুব ধীর গতিতে পরিবহণের হার এবং সীমাবদ্ধতার সম্ভাবনা বেশি। অনুপাত (গভীরতা > 10× ব্যাস)। এই স্ব-সীমাবদ্ধ আচরণ মোটা দেয়ালের জন্য অতিরিক্ত সুরক্ষা প্রদান করে।
**পরিস্থিতি-ভিত্তিক নির্বাচন নির্দেশিকা: পারসালফেট PCB হিটারের জন্য দেয়ালের বেধ**
| অপারেটিং অবস্থা|(NH₄)₂S₂O₈ ঘনত্ব|তাপমাত্রা|প্রস্তাবিত প্রাচীর বেধ (মিমি)|প্রত্যাশিত পরিষেবা জীবন (ঘন্টা)|ইঞ্জিনিয়ারিং ন্যায্যতা |
|--------------------|--------------------------|-------------|-------------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| স্ট্যান্ডার্ড পিসিবি এচিং, 3000-ঘন্টা প্রচারের লক্ষ্য|10%|65 ডিগ্রী|1.2|1,500 – 2,500|মার্জিন সহ 3000-ঘন্টা লক্ষ্য পূরণ করে |
| Extended campaign (>5000 ঘন্টা)|10%|65 ডিগ্রী|1.5|2,500 – 3,500|সর্বাধিক নির্ভরযোগ্যতার জন্য রক্ষণশীল নকশা |
| নিম্ন তাপমাত্রা (55 ডিগ্রি) পচন কমায়|10%|55 ডিগ্রী|1.0|2,000 – 3,000|নিম্ন তাপমাত্রা বংশবিস্তার হার কমায় |
| পাতলা পারসালফেট (7%)|7%|65 ডিগ্রী|0.9 – 1.0|2,000 – 2,800|নিম্ন অক্সিডাইজার ঘনত্ব পিটিং হ্রাস করে |
| স্বল্পমেয়াদী-বা পাইলট অপারেশন (<500 hours) | 10% | 65°C | 0.5 – 0.6 | 300 – 500 | Acceptable for temporary service |
| গ্রেড 2 এর পরিবর্তে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম (0.15% Pd)|10%|65 ডিগ্রী|0.7 – 0.8|3,000 – 5,000|প্যালাডিয়াম পিটিং সম্ভাবনাকে আরও মহৎ মূল্যে স্থানান্তরিত করে |
**পরিষেবা জীবন বাড়ানোর জন্য পরিপূরক ব্যবস্থা**
তিনটি পরিপূরক ব্যবস্থা পাতলা দেয়াল বা দীর্ঘ জীবন অনুমতি দেয়। প্রথমত, অ্যামোনিয়াম পারসালফেটের ঘনত্ব 10% বা কম বজায় রাখুন; উচ্চ ঘনত্ব অক্সিডেশন সম্ভাবনা বাড়ায় এবং পিটিং ত্বরান্বিত করে। দ্বিতীয়ত, 10-20 পিপিএম নাইট্রেট বা ফসফেট একটি পিটিং ইনহিবিটর হিসাবে যোগ করুন; এই অ্যানয়নগুলি টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের শোষণের স্থানগুলির জন্য সালফেটের সাথে প্রতিযোগিতা করে, পিটিং ইনিশিয়েশন ফ্রিকোয়েন্সি 30-50% কমিয়ে দেয়। তৃতীয়, গ্রেড 2 এর পরিবর্তে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম (Ti-0.15% Pd) ব্যবহার করুন; প্যালাডিয়াম পিটিং সম্ভাবনাকে আরও মহৎ মূল্যে স্থানান্তরিত করে, পিট ইনিশিয়েশন সময়কে 2-3 ফ্যাক্টর দ্বারা প্রসারিত করে। গ্রেড 7 এর সাথে, একটি 0.7-0.8 মিমি প্রাচীর 1.2 মিমি গ্রেড 2 এর সাথে তুলনীয় পরিষেবা জীবন প্রদান করে।
**উপসংহার**
গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথযুক্ত টিউবগুলির জন্য 10% অ্যামোনিয়াম পারসালফেট দ্রবণকে 65 ডিগ্রীতে পিসিবি এচিংয়ের জন্য গরম করে, একটি 1.0 মিমি প্রাচীর 1,200 ঘন্টার মধ্যবর্তী পরিষেবা জীবন প্রদান করে, যখন একটি 0.5 মিমি প্রাচীর 600 ঘন্টার মধ্যে ব্যর্থ হয় - একটি 3× পার্থক্য। নির্ভরযোগ্য 3000-ঘন্টা পরিষেবার জন্য, 1.2 মিমি সর্বনিম্ন প্রস্তাবিত বেধ। নাটকীয় লাইফ এক্সটেনশনটি পিটিং এর ত্বরান্বিত প্রচারের হার থেকে উদ্ভূত হয়: পাতলা দেয়ালগুলি দ্রুত বৃদ্ধির পর্যায়ে বাধাপ্রাপ্ত হয়, যখন ঘন দেয়ালগুলি গভীর-গহ্বরের সীমাবদ্ধতার সময় উপাদান প্রদান করে। অ্যামোনিয়াম পারসালফেট এচিং-এর জন্য হিটার নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের স্ট্যান্ডার্ড 3000-ঘন্টা প্রচারণার জন্য ন্যূনতম হিসাবে 1.2 মিমি নির্বাচন করা উচিত, সর্বাধিক নির্ভরযোগ্যতার জন্য 1.5 মিমি আপগ্রেড করা উচিত, বা সমতুল্য জীবন সহ পাতলা দেয়ালের জন্য গ্রেড 7 টাইটানিয়াম বিবেচনা করা উচিত। এই প্রাচীর বেধের স্পেসিফিকেশন অকাল পিটিং ছিদ্র প্রতিরোধ করে - পারসালফেট হিটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রভাবশালী ব্যর্থতার মোড।
