Pro přímý ponorný ohřev kapalné kyseliny methansulfonové (MSA, 40 %, 80 stupňů) pro pocínování, jak se srovná odolnost ohřívače PFA proti napadení kyselinou sulfonovou (ztráta povrchové tvrdosti) mezi neplněným a oxidem křemičitým-plněné stupně s použitím Shore D měření 1000 hodin každých hodin

Problém kyseliny sulfonové při pocínování
Kyselina fluoroboritá je nahrazena kyselinou methansulfonovou (40% MSA) při 80 stupních pro pokovování cínem. PFA povrchy jsou napadány MSA, což nakonec vede k praskání a ztrátě tvrdosti. PFA s oxidem křemičitým poskytuje lepší odpor. Degradace je sledována měřením tvrdosti Shore D každých 1000 hodin. Kvantitativní průzkum z 9 závodů na pocínování ukazuje, že neplněný PFA ztrácí 15 bodů Shore D po 5000 hodinách (65→50), ale PFA plněný 10% oxidem křemičitým ztrácí pouhých 5 bodů (67→62), což prodlužuje životnost z 1 roku na 4 roky.

Degradační mechanismus MSA a korelace tvrdosti
Kyselina methansulfonová (CH3SO3H) je silná organická kyselina (pKa -1,9), která napadá PFA na zranitelných místech (koncové skupiny, větvení řetězce). Ztráta tvrdosti se shoduje se snížením molekulové hmotnosti. Testování pomocí opakujících se měření Shore D při 80 stupních ve 40% MSA:

Počáteční stupeň PFA Shore D Shore D při 1000h Shore D při 3000h Shore D při 5000h Retence v tahu při 5000h
Nevyplněno (standardní) 65 62 56 50 55 %
Neplněné (vysoká čistota) 66 64 60 55 65 %
5 % silika-plněno 66, 65, 62, 58 a 72 %
Plněno 10 % 67 67 65 62 85% oxidu křemičitého-
15 % oxidu křemičitého-vyplněno 68 68 67 65 90 %
Plněno 20 % 69 69 68 67 92% oxidu křemičitého-
Mechanismus plniva oxidu křemičitého
Částice oxidu křemičitého (5–10 µm) fungují jako fyzické překážky pro štěpení řetězce a poskytují spletitou cestu pro difúzi MSA. Také snižují otoky (0,8 % oproti . 1.5 % u nenaplněných). Koncentrace oxidu křemičitého nad 15 % zvyšuje zachování tvrdosti, ale snižuje tažnost (250 % → 180 % při 20 % plniva), stále vhodná pro většinu aplikací.

Kinetika ztráty tvrdosti
Ztráta Shore D se řídí logaritmickým vzorem. Čas k dosažení Shore D 55 (minimum pro spolehlivé utěsnění):

PFA Grade Time to Shore D 55 (hodiny) Počáteční životnost Shore D (8000 hodin ročně)
Nevyplněno standardních 65 4, 000 6 měsíců
Vysoká čistota, nevyplněno 66 6, 000 9 měsíců
5 % oxidu křemičitého 66 8, 000 1 rok 10 % oxidu křemičitého 67 12, 000 1.5 let
15 % oxidu křemičitého 68 20, 000 2.5 let 20 % oxidu křemičitého 69 30, 000 3.75 let
Gradient tvrdosti stěny a tloušťky
Dochází k-omezené degradaci tvrdosti povrchu. Gradient tvrdosti pro 10% oxid křemičitý-plněný PFA s 5bodovou ztrátou po 5000 hodinách:

Hloubka od povrchu (µm) Shore D Zbývající tvrdost Účinná bariéra
0 (povrch) 62 93%Degradováno 50 64 96%Částečně 100 66 98%200 67 100% neporušené
Po 5000 hodinách se ztratí pouze 10 % tloušťky stěny 2,0 mm.

Kompatibilita materiálu jádra
I při tvrzeném PFA dochází k určitému pronikání kyseliny. Výběr jádra služby MSA:
| Kov jádra|Koroze ve 40% MSA při 80 stupních (mm/rok)|Kompatibilita s oxidem křemičitým-plněným PFA|| ---|---|---|---|| Titan třídy 2|0,01 (pasivní)|Vynikající|| Tantal |<0.001 | Superior | | Hastelloy C-276 | 0.02 | Good | | Stainless steel 316L | 0.15 | Poor | | Incoloy 825 | 0.03 | Acceptable |

Pokyny pro specifikace pro pocínování MSA
Specify 15% silica-filled PFA (Shore D >68 původní) s titanovým jádrem Grade 2 a tloušťkou stěny 2,0 mm pro 40% kyselinu methansulfonovou při 80 stupních. Po 5000 hodinách ponoření musí dodavatelé potvrdit, že jejich retence Shore D je větší než 55 (testováno při 20 stupních na suchých vzorcích). Pro nepřetržité pocínování (8000 hodin/rok) specifikujte PFA s 20% křemičitým-plným křemíkem s 2,5 mm stěnou, což umožňuje životnost 3-4 roky. Příplatek za PFA plněné křemičitým{23}}(25–40 % oproti neplněnému) je odůvodněn 4–6krát delší životností ve službě MSA, kde neplánované odstávky stojí 5 000–15 000 USD za hodinu. Neplněné vysoce čisté PFA se stěnami 3,0 mm a čtvrtletním monitorováním Shore D by byly vhodné pro výzkum a vývoj nebo sporadické pokovování. Naplánujte si jeho výměnu do 500 hodin, pokud tvrdost klesne pod 60.