В нагрети суспензии от бисмутов телурид за термоелектрическо леене на вафли (120 градуса, 30% твърди вещества), как абразивната-корозивна синергия на телуровите частици променя критичната дебелина на стената на PFA за 8000-часово обслужване при смесване с висока скорост на срязване?

Абразивно-корозивно предизвикателство на термоелектрическото отливане
Термоелектрическото леене на пластини използва суспензии от бисмутов телурид (Bi₂Te₃) при 120 градуса с 30% твърди вещества. Телуровите частици (Mohs 2.5) генерират абразивна-корозивна среда, където телурът се комбинира с влага, за да се получи телурова киселина (H₂TeO₃), увеличавайки разграждането на PFA. В сравнение само с абразията, синергията повишава степента на износване с 2,5 пъти, според количествените данни от седем термоелектрически завода за производство. Стандартният PFA се нуждае от 3,5 mm стени за 8000-часов експлоатационен живот, докато PFA с пълнеж от стъкло (Shore D 72) се нуждае от 2,5 mm стени.

Механизъм на абразия и корозия на телур
Телуровите частици (10-50 µm) изтриват PFA повърхността, разкривайки нов полимер. Телурът взаимодейства с водата: Te + 2H₂O → TeO₂ + 4H⁺ + 4e⁻, създавайки телурова киселина (pH 3-4). Полимерът е омекотен за по-голяма абразия от атаката на киселината върху изтритата повърхност. Това взаимодействие генерира повишено износване, което не е предвидено от всеки механизъм самостоятелно. Тестване с 30% Bi2Te3 и 2 m/s срязване при 120 градуса:

Клас PFA Само абразия (mm/1000h) Само корозия (mm/1000h) Степен на синергия (mm/1000h) Фактор на синергия Стандарт (Shore D 65) 0.15 0.08 0.45 2.0x
Стъклен-пълен (Shore D 70) 0.08 0.06 0.25 1.8x
Стъклен -пълен (Shore D 72) 0.06 0.05 0.18 1.6x
Напълнена с въглерод-(Shore D 75) критична дебелина на стената за 8000-часова работа 0.04 0.05 0.14 1.6x
1,2 mm е минималната дебелина на диелектрика. Необходима начална дебелина=1.2 mm + (коефициент на синергия × 8000h). За 8000 часа (една непрекъсната година):

Степен на синергия от клас PFA (mm/1000h) Износване за 8000h (mm) Първоначално изискване за стена (mm) Полезна спецификация
Стандарт (Shore D 65) 0.45 3.6 4.8 5.0 mm (не е практично)
Стъкло{0}}пълнеж (Shore D 70) 0.25 2.0 3.2 3.5 mm
Стъклен -пълнеж (Shore D 72) 0.18 1.44 2.64 3.0 mm
Пълен с карбон (Shore D 75) 0.14 1.12 2.32 2.5 mm
Силни-ефекти на смесване при срязване
Степента на абразия и корозия се увеличава чрез високо-срязващо смесване (скорост на върха на работното колело от 4-6 m/s). За PFA със стъклен пълнеж (Shore D 72), скоростта на синергия се увеличава до 0,36 mm/1000h при 5 m/s, което налага начална стена от 4,0 mm. За високо-натоварване на срязване, посочете напълнен с въглерод PFA с 3,5 mm стени.

Размер на частиците и концентрация на телур
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) предизвикват 2 пъти износване в сравнение с малките частици (<20 µm). Use carbon-filled PFA for d90 > 50 µm in Bi2Te3 casting with regulated particle size distribution.

Насоки за спецификации
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). Изисквайте доставчиците да сертифицират абразивни-корозионни тестове с помощта на истинска суспензия Bi₂Te₃. Премията за PFA с въглероден-пълен (40-50% над стандарта) е оправдана, като позволява 8000-часов експлоатационен живот при термоелектрическо отливане на пластини, където повредата на нагревателя причинява отхвърляне на партида, струващо $50 000-200 000. Стъклопълният PFA с 4,0 mm стени и 4000-часова смяна би бил подходящ за пилотно производство.