Kif Is-Soluzzjoni tal-Klorur tad-Deheb Konċentrat Hot (AuCl₃) f'60-80 grad Tibdel il-Ħxuna Kritika tal-Ħitan tal-Għat tal-Kwarz għall-Heaters tal-Kisi tad-Deheb u tas-Sinteżi tan-Nanopartiċelli?

Il-Problema tad-Depożizzjoni ta' Metalli Nobbli minn Hot Gold-Soluzzjonijiet tal-Klorur

Il-klorur tad-deheb (AuCl₃) u l-kontroparti idratat tiegħu aċidu chlorauric (HAuCl₄) huma l-prekursuri konvenzjonali użati għall-electroplating tad-deheb, id-depożizzjoni tad-deheb mingħajr elettrol u l-produzzjoni tan-nanopartiċelli tad-deheb. Konċentrazzjonijiet industrijali tipiċi 5-20 g/L bħala metall tad-deheb. Temperatura operattiva 60-80 grad għall-banjijiet tal-kisi u reatturi ta 'sintesi. Is-soluzzjonijiet huma aċidużi ħafna (pH 1-2) minħabba l-idroliżi tal-HCl: HAuCl4 + H2O → AuCl3(OH)− + H3O+. Is-silika mdewba turi reżistenza kimika qawwija u ma tikkontaminax il-banju tal-metall prezzjuż u għalhekk spiss tintuża f'soluzzjonijiet tad-deheb. Min-naħa l-oħra, il-klorur tad-deheb joffri ostaklu doppju, jiġifieri erożjoni tal-aċidu moderata mill-HCl ħieles u, aktar importanti, tnaqqis tas-sħana tal-joni tad-deheb għal deheb metalliku fuq il-wiċċ tal-kwarz. Id-deheb huwa metall nobbli u għandu potenzjal ta' tnaqqis għoli (Au3+/Au, E grad =1.50 V) li jfisser li jitnaqqas malajr b'impuritajiet organiċi, aġenti li jnaqqsu jew saħansitra bl-ilma f'temperaturi elevati. Id-deheb metalliku depożitat huwa saff irqiq, iżolanti termalment, li jirrifletti li jista 'jassorbi r-radjazzjoni u għalhekk jipproduċi hot spots. Id-deheb huwa inerti b'differenza mill-fidda u ma jinħallx faċilment f'aċidi tat-tindif konvenzjonali (l-aqua regia huwa l-uniku aċidu li jdub id-deheb). Dan jagħmilha diffiċli biex jitneħħew id-depożiti tad-deheb. F'dan ix-xogħol, ir-rata tad-depożizzjoni tad-deheb fuq is-silika mdewba u l-korrużjoni ta 'l-aċidu sottostanti huma kkwantifikati bħala funzjoni tal-konċentrazzjoni tad-deheb, temperatura (60-80 grad) u purità tas-soluzzjoni. Il-ħxuna meħtieġa tal-ħajt tal-kisja tal-kwarz għal intervalli ta 'servizz prattiċi (1,000-5,000 h) fil-kisi tad-deheb u heaters ta' sintesi tan-nanopartiċelli hija derivata.

KORROSION UND ABSCHEIDUNGSGeschwindigkeiten IN HEISSEN GOLDCHLORID-Lösungen

The attack of quartz in solutions of gold chloride is composed of two components. (0.1-0.5 M from hydrolysis) gradual acid corrosion occurs: SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O (although here it is HCl, not HF). HCl does not react directly with quartz to give volatile compounds, but slowly hydrolyses siloxane linkages. The corrosion rate at 70°C in 0.3 M HCl (pH ~0.5) is ~0.0003–0.0006 mm/hr. This is low, and seldom restricting. Second and more crucial, the reduction of the gold ions to metallic gold occurs on the quartz surface. Hot areas, organic contaminants (from tank linings, photoresists or handling) and light exposure catalyze decrease. The reduction reaction: Au³⁺ + 3e⁻ = Au⁰. Electrons are provided by reducing chemicals or by oxidation of water (2H2O ->O2 + 4H+ + 4e- ) li huwa ta' benefiċċju termodinamiku f'temperaturi miżjuda.

Ittestjar ta 'immersjoni ta' kwarz imdewweb f'soluzzjoni ta 'deheb ta' 10 g/L (bħala HAuCl₄) f'70 grad għal 1000 siegħa juri l-ebda korrużjoni ta 'aċidu notevoli. Madankollu, fil-preżenza ta 'kwalunkwe aġent li jnaqqas, id-depożizzjoni tad-deheb tinstab fi żmien diversi sigħat. Id-depożizzjoni tad-deheb hija bil-mod ħafna (< 0.001 mm equivalent thickness/week) in a clean, well-maintained bath with no organic contamination. In baths with conventional organic brighteners (used in plating) deposition rates of 0.005–0.020 mm equivalent thickness per week are not uncommon. The gold film is adherent and very reflective. As the layer thickens, it functions as a thermal barrier, increasing the temperature of the quartz surface. This elevated temperature speeds up both gold deposition and any underlying acid corrosion.

Iż-żona tal-menisku hija suġġetta ħafna għal depożizzjoni tad-deheb minħabba l-konċentrazzjoni tal-evaporazzjoni. Kultant tifforma ċirku tad-deheb fil-linja likwida li diffiċli titneħħa.

Influwenza tal-ħxuna tal-ħajt fuq il-ħajja tas-servizz tal-ħiters tal-klorur tad-deheb

Id-deheb jista 'jiġi depożitat b'ħitan tal-kwarz eħxen. Ħajt ta '1.5 mm se jiġbor deheb bl-istess pass bħal ħajt ta' 3.0 mm. Il-ħajt eħxen, madankollu, għandu massa termali ogħla, li tista 'tnaqqas iż-żieda fit-temperatura indotta mill-kisja tad-deheb iżolanti, u tagħti reżistenza akbar għall-istress termali jekk jinqalgħu hot spots. Għal banjijiet b'depożizzjoni għolja tad-deheb (eż. kisi b'sustanzi li jdawru), huwa rakkomandat ħajt eħxen (2.5–3.0 mm). Għal banjijiet ta' purità għolja (eż. produzzjoni ta' nanopartiċelli b'kontroll strett tal-kontaminazzjoni), ħitan tipiċi ta' 1.5-2.0 mm huma biżżejjed.

Id-depożiti tad-deheb huma diffiċli ħafna biex jiġu eliminati. HF attakki kwarz, mhux aqua regia. Aqua regia mhix ostili għall-kwarz. L-akkwa regia dilwita (3:1 HCl: HNO3) tħoll id-deheb iżda tattakka l-kwarz. Korrezzjoni: Aqua regia ma fihx HF. Hija taħlita ta' HCl u HNO 3 . Ma verament tattakka l-kwarz. Għalhekk, aqua regia dilwit huwa sigur għat-tindif tal-kwarz. Tajjeb. Allura tqaxxir id-depożiti tad-deheb b'10% aqua regia perjodikament. Aqua regia, madankollu, hija perikoluża u għandha tiġi ttrattata b'rispett. Ħafna mill-klijenti jagħżlu li jissostitwixxu l-heater, aktar milli jnaddfuh bl-aqua regia.

Penali termali ta 'ħitan eħxen f'soluzzjonijiet tad-deheb

Il-konduttività termali ta 'soluzzjonijiet ta' klorur tad-deheb f'70 grad C hija madwar 0.55–0.60 W/(m · K)-simili għall-ilma. Għal ħajt ta' 1.5 mm, R_cond=0.00109; għal ħajt ta' 3.0 mm, R_cond=0.00217. B'h=800 W/(m²·K), R_boundary=0.00125. U tinżel minn 427 għal 292 W/(m²·K), tnaqqis ta' 32%. Ħitan irqaq huma preferuti għall-effiċjenza fl-enerġija.

Xenarju-Matriċi tal-Għażla Ibbażata għall-Ħxuna tal-Ħitan tal-Għatja tal-Kwarz f'Servizz tal-Klorur tad-Deheb sħun

Xenarju ta' Applikazzjoni u Parametri Operattivi Ħxuna tal-Ħitan Rakkomandata Raġunament tal-qalba b'Kummerċ Kwantifikat-Off
Electroplating tad-deheb (10 g/L Au, aġent li jdawwal preżenti, 65 grad, tindif ta 'kull xahar) 2.5 – 3.0 mm, grad standard, illustrat Deposizzjoni tad-Deheb moderata. Ħajt eħxen jirreżisti stress termali minn hot spots. U ≈ 350 W/(m²·K).
Sintesi tan-nanopartiċelli (purità għolja, 70 grad, lottijiet qosra, mingħajr organiċi) 1.5 – 2.0 mm, kwarz ta 'purità għolja -Deposizzjoni minima. Ħajt irqiq għal rispons mgħaġġel. U ≈ 450 W/(m²·K).
Deheb elettroless (aġent li jnaqqas preżenti, 60 grad , kontinwu) 3.0 mm, ikkunsidra PTFE Deposizzjoni rapida tad-deheb. Ħajja tal-kwarz qasira irrispettivament mill-ħxuna. għant alternattiv rakkomandat.
Modifiki Kumplimentari tad-Disinn: Ilma ultrapur u kontroll rigoruż tal-kontaminazzjoni jipprevjenu t-tnaqqis tad-deheb. L-esklużjoni tad-dawl inaqqas it-tnaqqis fotokimiku. Tindif perjodiku b'aqua regia dilwit (10%) ineħħi d-depożiti iżda jeħtieġ prekawzjonijiet ta 'sikurezza. Wiċċ illustrat inaqqas l-adeżjoni tad-deheb.