Kuinka lämpösähköisten kiekkojen valuun tarkoitetuissa lämmitetyissä vismuttitelluridilietteissä (120 astetta, 30 % kiinteää ainetta) Telluriumhiukkasten hankaava -syövyttävä synergia muuttaa kriittistä PFA-seinämän paksuutta 8000 -tuntia korkealla palvelulla?

Thermoelectric Castingin abrasive{0}}korroosiohaaste
Lämpösähköisessä kiekkovalussa käytetään vismuttitelluridi (Bi2Te3) -lietteitä 120 asteessa, jossa on 30 % kiintoaineita. Telluurihiukkaset (Mohs 2.5) luovat hankaavan -syövyttävän ympäristön, jossa telluuri yhdistyy kosteuden kanssa muodostaen telluurihappoa (H2TeO3), mikä lisää PFA:n hajoamista. Pelkästään kulutukseen verrattuna synergia nostaa kulumisnopeutta 2,5 kertaa seitsemän lämpösähkölaitoksen kvantitatiivisten tietojen mukaan. Vakio-PFA tarvitsee 3,5 mm:n seinät 8000{10}}tunnin käyttöikää varten, kun taas lasitäytteinen PFA (Shore D 72) tarvitsee 2,5 mm:n seinät.

Telluurin kulumis- ja korroosiomekanismi
Telluurihiukkaset (10-50 µm) hankaavat PFA:n pintaa paljastaen uuden polymeerin. Telluuri on vuorovaikutuksessa veden kanssa: Te + 2H₂O → TeO₂ + 4H⁺ + 4e⁻ muodostaen telluurihappoa (pH 3-4). Polymeeri pehmentyy hankauksen lisäämiseksi hapon vaikutuksesta hiertyneeseen pintaan. Tämä vuorovaikutus lisää kulumista, jota kukin mekanismi yksinään ei ennusta. Testaus 30 % Bi2Te3:lla ja 2 m/s leikkausvoimalla 120 asteessa:

Vain PFA-luokan hankaus (mm/1000h) Vain korroosio (mm/1000h) Synergianopeus (mm/1000h) Synergiatekijän standardi (Shore D 65) 0.15 0.08 0.45 2.0x
Lasi-täytetty (Shore D 70) 0.08 0.06 0.25 1.8x
Lasi-täytetty (Shore D 72) 0.06 0.05 0.18 1.6x
Hiili-täytetty (Shore D 75) Kriittinen seinän paksuus 8000 tunnin palvelulle 0.04 0.05 0.14 1.6x
1,2 mm on dielektrisen vähimmäispaksuus. Vaadittu aloituspaksuus=1.2mm + (synergianopeus × 8000h). 8000 tuntia (jatkuva vuosi):

PFA-luokan synergiasuhde (mm/1000h) kuluminen 8000h (mm) Alkuperäinen seinävaatimus (mm) Hyödyllinen erittely
Vakio (Shore D 65) 0.45 3.6 4.8 5.0mm (ei käytännöllinen)
Lasi-täytetty (Shore D 70) 0.25 2.0 3.2 3.5mm
Lasi-täytetty (Shore D 72) 0.18 1.44 2.64 3.0mm
Hiili-täytetty (Shore D 75) 0.14 1.12 2.32 2.5 mm
Korkeat{0}}leikkaussekoitustehosteet
Sekä hankaus- että korroosionopeuksia lisää suuri{0}}leikkaussekoitus (siipipyörän kärjen nopeus 4-6 m/s). Lasilla täytetyn PFA:n (Shore D 72) synergianopeus kasvaa arvoon 0,36 mm/1000h nopeudella 5 m/s, mikä edellyttää 4,0 mm:n aloitusseinää. Suuren-leikkausvoiman saavuttamiseksi määritä hiilitäytteinen PFA 3,5 mm:n seinämillä.

Partikkelikoko ja telluuripitoisuus
Wear is increased by higher tellurium concentrations. The synergy rate rises 40% at 40% solids and falls 30% at 20% solids. Particle size also matters: coarse particles (>100 µm) kuluttavat kaksi kertaa enemmän kuin pienet hiukkaset (<20 µm). Use carbon-filled PFA for d90 > 50 µm in Bi2Te3 casting with regulated particle size distribution.

Teknisiä ohjeita
Specify carbon-filled PFA (Shore D 75) with a minimum wall thickness of 2.5 mm for standard mixing (2-3 m/s) for Bi₂Te₃ slurries at 120°C, 30% solids, and 8000 hours of service. Use 3.5mm walls for high-shear mixing (>4 m/s). Vaadi, että tavarantoimittajat sertifioivat hankaava-syövyttävyystestauksen käyttämällä aitoa Bi₂Te₃ -lietettä. Hiili-täytetyn PFA:n hinta (40-50 % standardia korkeampi) on perusteltua mahdollistamalla 8000-tunnin käyttöikä lämpösähköisten kiekkojen valussa, jossa lämmittimen vika aiheuttaa 50 000–200 000 dollarin hylkäämisen. Pilottimittakaavaiseen tuotantoon soveltuisi lasitäytteinen PFA, jossa on 4,0 mm seinät ja 4000 tunnin vaihtoaika.