Prevleka iz silikonske gume na hladnem koncu (območje električnega zaključka) grelnika PFA preprečuje kondenzacijsko korozijo s tremi mehanizmi: (1) hidrofobnost silikona odbija vodo in preprečuje nastajanje filma; (2) prekrivni kalup tesni vmesnik med plaščem PFA in kovinskim jedrom ter preprečuje odvajanje vlage; (3) silikon ima nižjo toplotno prevodnost (0,2–0,3 W/m·K) kot PFA (0,20? Podobno), vendar se njegova elastičnost prilagaja toplotnemu raztezanju in ohranja tesnjenje. Standardni hladilni del PFA temelji na oprijemu kovine PFA-, ki lahko odpove pri termičnem cikliranju in ustvari mikroskopske vrzeli. Silikonska prevleka zapolni te vrzeli in ostane prožna ter zagotavlja trajno oviro za vlago. V vlažnih okoljih (80 % relativne vlažnosti) standardni hladni deli PFA pokažejo korozijo po 1–3 letih; silikonski-preoblikovani hladni konci zdržijo 5–10 let brez napak.
Mehanizem kondenzacijske korozije
V standardnem hladnem koncu PFA kovinsko jedro izstopi iz plašča PFA. Vmesnik med PFA in kovino je možna pot puščanja. Toplotno kroženje (vklop/izklop grelnika) povzroči diferencialno ekspanzijo: PFA se razširi 6× bolj kot kovina, kar ustvari mikro-režo (1–10 µm) v vsakem ciklu. Vlaga iz okoliškega zraka stenja v režo. Ko je grelec vklopljen, se vlaga segreje in kovinsko jedro se lahko ohladi pod rosišče (če hladni del ni ogret), kar povzroči kondenzacijo. Kondenzirana voda vsebuje raztopljene soli iz okolja, ki ustvarjajo prevodni film, ki povzroči galvansko korozijo kovinskega jedra in priključnih vijakov. Produkti korozije (zelene/bele usedline) povečajo tok uhajanja, kar sčasoma povzroči napako na tleh.
Prevleka iz silikonske gume pokriva celoten spoj hladnega konca in sega 20–50 mm na plašč PFA. Silikon se nanaša z brizganjem ali ročno-oblikovan in strjen. Nizka površinska energija silikona (hidrofobna) odbija vodo, njegova elastičnost (raztezek 300–600 %) pa se prilagaja toplotnemu raztezanju brez razpok ali odcepitve. Silikon deluje tudi kot toplotni izolator, saj ohranja hladen del toplejši (zmanjšuje kondenzacijo).
Primerjava zasnov Cold End
| Funkcija | Standardni PFA Cold End | Silicone Overmold Cold End |
|---|---|---|
| Tesnilo vmesnika | PFA{0}}oprijem kovin (2–5 MPa) | Silikon-kovina + silikon-PFA oprijem (1–3 MPa, vendar elastičen) |
| Pot za odvajanje vlage | Prisotno (mikro-vrzeli) | Zapečateno (brez poti) |
| Hidrofobnost | PFA je hidrofoben (kontaktni kot 110 stopinj) | Silikon je hidrofoben (kontaktni kot 100–110 stopinj) – podobno |
| Namestitev za toplotno raztezanje | Slabo (donosi PFA, vrzel se odpira) | Odlično (silikon se razteza) |
| Odpornost proti koroziji pri 80% RH, 30 stopinj | 1–3 leta | 5–10 let |
| Temperaturna ocena | 200 stopinj | 200 stopinj (silikon) |
| Povečanje stroškov | Izhodišče | +15–25% |
Primer polja
Polprevodniška tovarna v vlažnem območju (85 % RH) je uporabljala PFA grelnike s standardnimi hladnimi konci. Po 18 mesecih je imelo 30 % grelnikov ozemljitvene napake zaradi korozije priključkov. Inšpekcijski pregled je pokazal zeleno korozijo na jedru in bakrenih sponkah Incoloy. Tovarna je prešla na grelnike s 50 mm silikonskim prevleko na hladnem koncu. Po 5 letih ni prišlo do okvar,-povezanih s korozijo. Silikonska prevleka je dodala 20 $ na grelec (15 % premija). Prihranjen čas izpada in stroški zamenjave se povrnejo v 6 mesecih.
Nasveti za namestitev in uporabo
| Aplikacija | Priporočen Cold End | Opombe |
|---|---|---|
| Notranja, suha klima (RH<50%) | Standardni PFA | Ustrezno |
| V zaprtih prostorih, vlažno (RH 50–80 %) | Silikonski nadvložek | Priporočeno |
| Na prostem, vsaka klima | Silikonski nadvložek | Obvezno |
| Območja izpiranja (hrana, farmacija) | Silikonski nadvložek | Ščiti tudi pred kemikalijami |
| Potopljeni hladni konec (preliv rezervoarja) | Silikonski nadvložek + zalivanje | Dodatna zaščita |
DIY Overmold (nadgradnja na terenu)
Če je standardni grelnik že v uporabi, se lahko na terenu-namesti silikonski kalup (čeprav ni tako vzdržljiv kot tovarniško-oblit):
Hladni del temeljito očistite z izopropanolom.
Nanesite temeljni premaz (silan) na PFA in kovinske površine (neobvezno, izboljša oprijem).
S čopičem nanesite ali vbrizgajte dvo-komponentno silikonsko gumo (npr. Momentive RTV 667, mešanica 1:1) preko stičišča, ki sega 30 mm na vsako stran.
Sušite 24 ur pri sobni temperaturi ali 2 uri pri 80 stopinjah.
Trajnost na-nanesenega premaza je 2–5 let (krajša od tovarniško oblikovanega).
Pregled silikonskega prevleke
Vsako leto preverite nastanek plesni za:
Pokanje (silikon lahko poči, če je preveč raztegnjen ali-izpostavljen UV).
Razdelitev (razmik med silikonom in PFA/kovino).
Oteklina (kemični napad – redko).
Če opazite poškodbe, odstranite stari silikon in ga ponovno nanesite.
Zaključek: Silikonski prekrivni kalup podaljša življenjsko dobo hladnega konca za 3–5× v vlažnih okoljih
Prevleka iz silikonske gume na hladnem delu grelnika PFA preprečuje kondenzacijsko korozijo s tesnjenjem kovinskega vmesnika PFA-, prilagajanjem toplotnemu raztezanju in odbijanju vlage. V vlažnih okoljih (80 % RH) standardni hladni konci korodirajo v 1–3 letih; silikonsko-preliti hladni konci zdržijo 5–10 let. Dodatni stroški (15–25 %) so upravičeni z zmanjšanimi okvarami in izpadi. Za zunanjo namestitev, prostore za izpiranje ali katero koli vlažno okolje določite silikonski prekrivni kalup. Za suho podnebje je primeren standardni PFA. Hladni konec je šibek člen. Zaprite ga s silikonom in postane močan. Kondenzacija je sovražnik; silikon je ščit. Zaščitite svoj grelec s silikonsko prevleko. Vaši terminali vam bodo hvaležni.
