**جب ٹائٹینیم شیتھڈ ٹیوب کو پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ مینوفیکچرنگ میں تانبے کی اینچنگ کے لیے 65 ڈگری پر گرم 10% امونیم پرسلفیٹ محلول کے سامنے لایا جاتا ہے، تو 1.0 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی 3000 گھنٹے کیوں زندہ رہتی ہے جبکہ 0.5 ملی میٹر سوراخ کرنے سے 60 گھنٹے کے اندر ناکام ہو جاتی ہے؟**
گریڈ 2 ٹائٹینیم شیتھڈ ٹیوبیں عام طور پر پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ مینوفیکچرنگ میں امونیم پرسلفیٹ ایچنگ سلوشنز کے لیے وسرجن ہیٹر کے طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ عام محلول میں 65 ڈگری پر 10% امونیم پرسلفیٹ (NH₄)₂S₂O₈) ہوتا ہے، جس کا pH تقریباً 3–4 ہوتا ہے۔ امونیم پرسلفیٹ ایک مضبوط آکسائڈائزنگ ایجنٹ ہے (E ڈگری=+2.01 V برائے S₂O₈²⁻/SO₄²⁻)، جو عام طور پر ٹائٹینیم پر ایک مستحکم غیر فعال فلم کو فروغ دیتا ہے۔ تاہم، پرسلفیٹ محلول ایک منفرد ناکامی کا طریقہ کار پیش کرتے ہیں: پرسلفیٹ آئن سلفیٹ ریڈیکلز (SO₄·⁻) اور ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ پیدا کرنے کے لیے گل کر ایک انتہائی جارحانہ آکسائڈائزنگ ماحول پیدا کر سکتا ہے جو ٹائٹینیم کو منتقلی کے علاقے میں لے جا سکتا ہے۔ اس حکومت میں، غیر فعال فلم مقامی طور پر خرابی سے گزرتی ہے، جس کی وجہ سے پٹنگ ہوتی ہے۔ دیوار کی موٹائی ایک اہم کردار ادا کرتی ہے کیونکہ پٹنگ پروپیگیشن ایک تیز رفتار قانون کی پیروی کرتا ہے۔ 1.0 ملی میٹر کی دیوار 3000 گھنٹے تک گڑھے کی نشوونما کو برداشت کرنے کے لیے کافی مواد فراہم کرتی ہے، جب کہ گڑھے کی گہرائی اور پھیلاؤ کی شرح کے درمیان غیر خطی تعلق کی وجہ سے 0.5 ملی میٹر کی دیوار 600 گھنٹوں کے اندر سوراخ ہوجاتی ہے۔
**امونیم پرسلفیٹ سلوشنز میں پٹنگ کا طریقہ کار**
امونیم پرسلفیٹ S₂O₈²⁻ → 2SO₄·⁻ کے مطابق 65 ڈگری پر تھرمل طور پر گل جاتا ہے۔ سلفیٹ ریڈیکلز سب سے مضبوط آکسیڈنٹس میں سے ہیں، جو پانی کو ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ میں آکسائڈائز کرنے اور ہائیڈروکسیل ریڈیکلز پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ٹائٹینیم کی سطحوں پر، یہ انتہائی آکسیڈائزنگ ماحول ٹرانسپاسیو تحلیل کا سبب بن سکتا ہے، جہاں حفاظتی TiO₂ فلم گھلنشیل Ti⁴⁺ پرجاتیوں میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ پٹنگ سطح کے نقائص سے شروع ہوتی ہے جہاں مقامی موجودہ کثافت سب سے زیادہ ہوتی ہے۔ گڑھے کے نیوکلیٹس ہونے کے بعد، گڑھے کے اندر محدود کیمسٹری پرسلفیٹ سے خالی ہو جاتی ہے اور H⁺ اور سلفیٹ میں افزودہ ہو جاتی ہے، جس سے ایک خود بخود ترقی کا ماحول پیدا ہوتا ہے۔ گڑھے کے پھیلاؤ کی شرح گہرائی کے ساتھ طاقت-قانون کے تعلق کی پیروی کرتی ہے: اتلی گڑھے آہستہ آہستہ بڑھتے ہیں، لیکن ایک بار جب گڑھا ایک اہم گہرائی (ٹائٹینیم میں تقریباً 0.2–0.25 ملی میٹر) سے تجاوز کر جاتا ہے، تو تیز رفتار مقامی کیمسٹری کی وجہ سے شرح 3–5 کے عنصر سے بڑھ جاتی ہے۔
**مختلف دیواروں کی موٹائیوں کے لیے مقداری پٹنگ پروپیگیشن**
65 ڈگری پر 10% (NH₄)₂S₂O₈ میں ڈوبی گریڈ 2 ٹائٹینیم ٹیوبز (12 mm OD) کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول شدہ ٹیسٹ درج ذیل گڑبڑ کے رویے کی اطلاع دیتے ہیں:
| دیوار کی موٹائی (ملی میٹر)|گڑھے شروع کرنے کا وقت (گھنٹے)|گڑھے کے پھیلاؤ کی شرح (ملی میٹر فی 1000 گھنٹے شروع ہونے کے بعد)|آغاز سے سوراخ کرنے کا وقت (گھنٹے)|کل سروس لائف (گھنٹے)|رشتہ دار زندگی |
|---------------------|-------------------------------|-----------------------------------------------------------|----------------------------------------------|----------------------------|---------------|
| 0.4|80 - 120|0.40 – 0.60 (سست) → 1.20 – 1.80 (تیزی)|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× |
اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ 1.0 ملی میٹر کی دیوار تقریباً 1,200 گھنٹے کی درمیانی سروس لائف فراہم کرتی ہے، جس میں کچھ نمونے 1,500 گھنٹے تک پہنچتے ہیں، جب کہ 0.5 ملی میٹر کی دیوار تقریباً 400 گھنٹے میں ناکام ہو جاتی ہے – ایک 3× فرق۔ 3000 گھنٹے کی قابل اعتماد سروس کے لیے، 1.2–1.5 ملی میٹر تجویز کی جاتی ہے۔
**کیوں 1.0 ملی میٹر کی دیوار 3 کے فیکٹر سے 0.5 ملی میٹر سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے**
اہم عنصر گڑھے کی گہرائی ہے جس پر پھیلاؤ تیز ہوتا ہے۔ امونیم پرسلفیٹ میں گریڈ 2 ٹائٹینیم کے لیے 65 ڈگری پر، آہستہ سے تیزی سے پھیلاؤ کی منتقلی تقریباً 0.2–0.25 ملی میٹر گڑھے کی گہرائی میں ہوتی ہے۔ 0.5 ملی میٹر کی دیوار 200-300 گھنٹے کے پھیلاؤ کے بعد اس اہم گہرائی تک پہنچ جاتی ہے، پھر بقیہ 0.25 ملی میٹر کو مزید 100-150 گھنٹے میں تیزی سے گھس جاتی ہے - کل زندگی 300-450 گھنٹے۔ 1.0 ملی میٹر کی دیوار 500-700 گھنٹے کے بعد 0.25 ملی میٹر گہرائی تک پہنچ جاتی ہے، لیکن بقیہ 0.75 ملی میٹر میں تیز رفتار نظام شامل ہوتا ہے۔ 0.25 ملی میٹر سے 0.90 ملی میٹر (تیز پھیلاؤ کی 0.65 ملی میٹر) تک گھسنے کا وقت 0.20 ملی میٹر سے 0.45 ملی میٹر (0.25 ملی میٹر) تک گھسنے کے وقت سے کافی زیادہ ہے کیونکہ گڑھے کی جیومیٹری بدل جاتی ہے: گہرے گڑھوں میں بہت زیادہ حد تک نقل و حمل کی رفتار کم ہوتی ہے، جس کی رفتار بہت کم ہوتی ہے۔ تناسب (گہرائی> 10 × قطر)۔ یہ خود-محدود رویہ موٹی دیواروں کے لیے اضافی تحفظ فراہم کرتا ہے۔
**منظرنامہ-بنیاد انتخاب گائیڈ: پرسلفیٹ پی سی بی ہیٹر کے لیے دیوار کی موٹائی**
| آپریٹنگ حالت|(NH₄)₂S₂O₈ ارتکاز|درجہ حرارت|تجویز کردہ دیوار کی موٹائی (ملی میٹر)|متوقع سروس لائف (گھنٹے)|انجینئرنگ جواز |
|--------------------|--------------------------|-------------|-------------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| معیاری پی سی بی ایچنگ، 3000 گھنٹے مہم کا ہدف|10%|65 ڈگری|1.2|1,500 - 2,500|مارجن کے ساتھ 3000 گھنٹے کا ہدف پورا کرتا ہے |
| Extended campaign (>5000 گھنٹے)|10%|65 ڈگری|1.5|2,500 - 3,500|زیادہ سے زیادہ وشوسنییتا کے لیے قدامت پسند ڈیزائن |
| کم درجہ حرارت (55 ڈگری) سڑن کو کم کرتا ہے|10%|55 ڈگری|1.0|2,000 - 3,000|کم درجہ حرارت پھیلاؤ کی شرح کو کم کرتا ہے |
| پتلا پرسلفیٹ (7%)|7%|65 ڈگری|0.9 - 1.0|2,000 - 2,800|کم آکسیڈائزر کا ارتکاز پٹنگ کو کم کرتا ہے |
| قلیل مدتی یا پائلٹ آپریشن (<500 hours) | 10% | 65°C | 0.5 – 0.6 | 300 – 500 | Acceptable for temporary service |
| گریڈ 2 کی بجائے گریڈ 7 ٹائٹینیم (0.15% Pd)|10%|65 ڈگری|0.7 - 0.8|3,000 - 5,000|پیلیڈیم اپنی صلاحیت کو مزید اعلیٰ اقدار کی طرف منتقل کرتا ہے۔
**سروس لائف کو بڑھانے کے لیے تکمیلی اقدامات**
تین تکمیلی اقدامات پتلی دیواروں یا لمبی زندگی کی اجازت دیتے ہیں۔ سب سے پہلے، امونیم پرسلفیٹ کا ارتکاز 10% یا اس سے کم پر برقرار رکھیں۔ زیادہ ارتکاز آکسیکرن کی صلاحیت کو بڑھاتا ہے اور پٹنگ کو تیز کرتا ہے۔ دوسرا، 10-20 پی پی ایم نائٹریٹ یا فاسفیٹ کو پٹنگ روکنے والے کے طور پر شامل کریں۔ یہ اینونز ٹائٹینیم کی سطح پر جذب کرنے والی جگہوں کے لیے سلفیٹ کے ساتھ مقابلہ کرتے ہیں، جس سے پٹنگ شروع کرنے کی فریکوئنسی 30-50% تک کم ہوتی ہے۔ تیسرا، گریڈ 2 کی بجائے گریڈ 7 ٹائٹینیم (Ti-0.15% Pd) استعمال کریں۔ پیلیڈیم گڑھے کی صلاحیت کو مزید عمدہ اقدار کی طرف منتقل کرتا ہے، گڑھے کے آغاز کے وقت کو 2–3 کے عنصر سے بڑھاتا ہے۔ گریڈ 7 کے ساتھ، 0.7–0.8 ملی میٹر کی دیوار 1.2 ملی میٹر پر گریڈ 2 کے مقابلے سروس لائف فراہم کرتی ہے۔
**نتیجہ**
گریڈ 2 کے ٹائٹینیم شیتھڈ ٹیوبوں کے لیے جو 10% امونیم پرسلفیٹ محلول کو PCB اینچنگ کے لیے 65 ڈگری پر گرم کرتی ہیں، 1.0 ملی میٹر کی دیوار 1,200 گھنٹے کی درمیانی سروس لائف فراہم کرتی ہے، جب کہ 0.5 ملی میٹر کی دیوار 600 گھنٹے کے اندر ناکام ہو جاتی ہے – 3× فرق۔ قابل اعتماد 3000-گھنٹے کی خدمت کے لیے، 1.2 ملی میٹر کم از کم تجویز کردہ موٹائی ہے۔ ڈرامائی زندگی کی توسیع گڑھے کی تیز رفتار پھیلاؤ کی شرح سے پیدا ہوتی ہے: پتلی دیواریں تیز رفتار ترقی کے مرحلے کے دوران روکی جاتی ہیں، جب کہ موٹی دیواریں گہرے گڑھے کے نظام کو محدود کرنے کے دوران مواد فراہم کرتی ہیں۔ امونیم پرسلفیٹ ایچنگ کے لیے ہیٹر بتانے والے انجینئرز کو چاہیے کہ وہ معیاری 3000 گھنٹے کی مہمات کے لیے کم از کم 1.2 ملی میٹر کا انتخاب کریں، زیادہ سے زیادہ بھروسے کے لیے 1.5 ملی میٹر تک اپ گریڈ کریں، یا مساوی زندگی کے ساتھ پتلی دیواروں کے لیے گریڈ 7 ٹائٹینیم پر غور کریں۔ دیوار کی موٹائی کی یہ تصریح وقت سے پہلے سوراخ کرنے سے روکتی ہے - پرسلفیٹ ہیٹنگ ایپلی کیشنز میں غالب ناکامی کا موڈ۔
