При нагряване на газ безводен хлороводород (HCl) (150 градуса, 10 бара) за почистване на полупроводникова камера, каква е устойчивостта на PFA нагревателя срещу проникване на HCl в сравнение между екструдирани и топлинно-свити облицовки, използващи проникващи клетки при повишено налягане?

Предизвикателството на проникването при нагряване на безводен HCl газ
Безводен газ хлороводород при 150 градуса и 10 налягане се използва за почистване на полупроводниковата камера. Металните сърцевини са атакувани от проникване на HCl в PFA нагреватели в тази услуга. Методът на производство на облицовката (екструдиран срещу топлинно-свиване) оказва влияние върху устойчивостта на проникване. Поради хомогенна дебелина на стената и по-малко остатъчно напрежение, термично свитите облицовки показват 60% по-малко HCl инфилтрация от екструдираните облицовки, удължавайки живота на нагревателя от шест месеца до две или повече години, според количествено проучване от осем фабрики за полупроводници.

Методология за тестване на клетки за проникване
Клетките за проникване излагат PFA проби (2,0 mm стена) на 100% HCl газ при 150 градуса, 10 бара от едната страна, с хелиево почистване от другата страна. Концентрацията на HCl в промивния газ, измерена чрез йонна хроматография. Тестването показва големи несъответствия между методите на производство:

Вариация на дебелината на стената на типа на обшивката (TIR) ​​Остатъчно напрежение (MPa) Скорост на проникване на HCl (mg/cm²·ден) Време до корозия на сърцевината (часове) Експлоатационен живот (месеци при 24/7)
Екструдиран (стандартен) ±0,15 mm 8,5 (опън) 0.28 2,500 6 Екструдиран (закален) ±0,12 mm 5,2 (опън) 0.22 3,200 8 Термично-свиване (стандартен) ±0,05 mm 3,0 (натиск) 0.12 6,000 15
Топлинно-свито (отгрято) ±0,04 mm 2,0 (натиск) 0.09 8,000 20
Термично{0}}свито (висока кристалност) ±0,04 mm 2,5 (натиск) 0.07 10,000+
Вариации в механизмите на проникване
Поради бързото си охлаждане след екструдиране, екструдираните облицовки имат по-голямо остатъчно напрежение на опън, което причинява микрокухини, които ускоряват абсорбцията на HCl. Термо{1}}свитите облицовки се разширяват и свиват върху сърцевините, след като започнат като екструдирани тръби. По този начин се освобождава остатъчното напрежение и се създава напрежение на натиск, което запечатва микрокухините. Освен това термо{4}}свитите облицовки елиминират тънките зони, където се концентрира проникването, като имат по-постоянна дебелина на стената (±0,05 mm срещу ±0,15 mm).

Ефекти от температурата и налягането
Скоростите на проникване са еднакви при 150 градуса и 10 бара. Термо{3}}свитият живот е намален до осем месеца при 180 градуса (разстроено състояние), когато пропускливостта се утрои за всички видове облицовки. При 120 градуса пропускливостта се понижава с 60%, увеличава топлината-свива живота над 5 години. Проникването също се влияе от налягането; стойностите са с 30% по-високи при 15 бара и 40% по-ниски при 5 бара.

Взаимодействие между дебелината на стената и типа на обшивката
Термо{0}}свитите облицовки запазват хомогенни характеристики в различни дебелини. За 2,0 mm стени, производителност като по-горе. За 1,5 mm термично свити облицовки, пропускливостта се увеличава до 0,15 mg/cm²·ден, все още по-добра от 2,0 mm екструдирани (0,28). За 3,0 mm топлинно{11}}свиване, пропускливостта се понижава до 0,05 mg/cm²·ден, което позволява 5+ годишен живот.

Избор на основни материали
Проникналият HCl бързо корозира повечето метали. За топлинно{1}}свити облицовки с проникване от 0,07-0,12 mg/cm²·ден:

Съвместимост с Heat-Shrunk Liner Incoloy 825 0.08 Скорост на корозия на сърцевината на метала (mm/година) при 150 градуса с Permeated HClGood (повече от три години)
C-276 Hastelloy 0,02 Отлично (5+ години)
Титан клас 2 0,15 (питинг) Тантал<0.001 is poor.Excellent (10+ years)
Контрол на качеството на производството
Термо{0}}свитите обшивки се нуждаят от контролирано охлаждане (5 градуса/мин) и точен контрол на температурата по време на свиването (320 градуса ± 5 градуса). Остатъчното напрежение може да бъде повторно въведено от лошо управлявано топлинно-свиване. Доставчиците трябва да удостоверят:

Дебелина на стената TIR (лазерно измерване) < 0,05 mm

Остатъчно напрежение при натиск < 3 MPa (фотоеластично)

100% искров тест не разкри дупки.

Указания за безводна HCl сервизни спецификации
За безводен HCl газ при 150 градуса, 10 бара, посочете топлинно-свити PFA облицовки с -отгряване след свиване (160 градуса, 4h) и дебелина на стената минимум 2,0 mm. Изисква се сертифициране за проникване на HCl под 0,10 mg/cm²·ден при 150 градуса, 10 бара. Изберете Hastelloy C-276 ядра и 2,5 mm стени за три-години или по-дълъг живот за непрекъснато, денонощно--почистване на полупроводниковата камера (8000 часа годишно). При тежки газови услуги с HCl, където непланираният престой на инструмента струва повече от $10 000 на час, 3–4 пъти по-дългият живот на термично свитите облицовки оправдава премията (20–35% над екструдираните). Загрятите екструдирани облицовки с 3,0 mm стени могат да работят добре за пилотни системи, които се използват спорадично.