SiO2 (silikon dioksit) yenilenmesi genellikle belirli bir sıcaklık aralığında en etkili olur. Termodinamik açıdan, SiO2 yenilenmesi için en uygun sıcaklık aralığı genellikle 800°C ile 1100°C arasındadır. İşte bu aralık için kimyasal ve termodinamik açıklama:
800°C'nin altındaki sıcaklıklarda, SiO2'nin yenilenmesi daha yavaş reaksiyon hızları nedeniyle sınırlıdır. Silisyumun (Si) oksidasyonuyla SiO2'nin oluşumu, daha düşük sıcaklıklarda nispeten yavaş bir süreçtir. Ayrıca, SiO2 tabakasındaki oksijenin (O2) alttaki silisyumla tepkimeye girmesi için difüzyon verimliliği daha düşük sıcaklıklarda azalır. Bu nedenle, 800°C'nin altındaki sıcaklıklarda SiO2'nin yenilenmesi daha uzun süreli maruz kalma veya daha yüksek oksijen konsantrasyonları gerektirebilir ve bu termodinamik olarak daha az tercih edilebilir hale getirir.
Diğer yandan, 1300°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda SiO2 tabakası daha az stabil ve bozunmaya daha yatkın hale gelebilir. Yüksek sıcaklıklar, SiO ve SiO2(g) gibi uçucu silikon oksit türlerinin SiO2 tabakasından kaçmasına neden olabilir. Bu silikon oksit türlerinin kaybı, daha ince veya bozulmuş bir SiO2 tabakasına yol açarak koruyucu özelliklerini azaltabilir. Bu nedenle, aşırı yüksek sıcaklıklarda yenilenme termodinamik olarak daha az tercih edilebilir olabilir çünkü SiO2 tabakası bütünlüğünü koruyamayabilir.
1100°C ile 1300°C arasındaki sıcaklık aralığı, etkili oksidasyon kinetiği ile SiO2 tabakasının stabilitesini sürdürme arasında bir denge sağlar. Bu aralıkta, Si ve O2 arasındaki oksidasyon reaksiyonu makul bir hızda gerçekleşir, bu da SiO2'nin etkili bir şekilde yenilenmesine olanak sağlar. Dahası, SiO2 tabakası bu sıcaklıklarda stabil kalır ve ileri oksidasyona karşı yeterli koruma sağlar.
Bekleme Süresi: Yeniden oluşum sıcaklığındaki bekleme süresi değişebilir, ancak genellikle 1 ila 4 saat aralığında olur. Bu süre, yeterli difüzyon ve oksidasyon süreçlerinin meydana gelmesine izin verir ve sağlam bir silika tabakasının oluşumunu sağlar.
Isı Hızı: Isı hızı, yeniden oluşum sürecinde sıcaklığın ne kadar hızlı arttığını ifade eder. Kontrollü bir ısı hızının sağlanması, termal şok ve elementlere zarar verilmesini önlemek için önemlidir. MoSi2 elementleri için tipik bir ısı hızı yaklaşık olarak 10-20°C/dk aralığındadır. Bu yavaşça artan sıcaklık, homojen ısınmayı sağlamaya yardımcı olur ve çatlamaların riskini azaltır.
Prosedür
- Ön Isıtma: Nem veya yüzeyde bulunan kirleticileri ortadan kaldırmak için odacığı ve elementleri 300°C gibi daha düşük bir sıcaklığa ön ısıtma yaparak başlayın. MoSi2 uygulamalarındaki en büyük dezavantajlardan biri, pest oksidasyonu olarak bilinen, düşük sıcaklık oksidasyonu sırasında meydana gelen yapısal ayrışmadır. MoSi2, 400- 700°C arasındaki oksitleyici ortama maruz kaldığında toz halini alır. MoSi2’nin bu reaksiyonu, önemli bir miktar hacim genleşmesi ve kristal haldeki MoO3 tabakaları (tortuları), amorf yapılı SiO2 yığınları ve reaksiyondan arta kalan MoSi2 kristallerinden oluşan ayrışmış toz üründen kaynaklanmaktadır. 400-700°C bölgesini hızlı geçmeniz önerilir.
- Isıtma Aşaması: Isıtma hızını yaklaşık olarak 10-20°C/dk gibi bir hızla istenen yeniden oluşum sıcaklığına ulaşıncaya kadar yavaşça arttırın. Bu kontrollü ısıtma, homojen sıcaklık dağılımını sağlar ve termal stres riskini azaltır.
- Yeniden Oluşum Sıcaklığında Bekleme: İstenilen sıcaklığa ulaşıldığında, hazneyi bu sıcaklıkta ısıtma elemanlarının tabaka durumuna göre 1-4 saatlik bir süre boyunca bekletin. Bu süre, gerekli difüzyon ve oksidasyon süreçlerinin meydana gelmesine izin verir ve koruyucu bir silika tabakasının oluşumuna yol açar.
- Soğutma: Bekleme süresinden sonra, odacığı ve elementleri yavaşça oda sıcaklığına soğutun. Termal şok ve elementlere olası zararları önlemek için hızlı soğutmadan kaçının. Oksitleyici 400-700°C aralığında hazne kapalı kalsın ve 150 derece fırını açmaya başlayın ve asansörün 30 dk da oda sıcaklığına inmesini bekleyin.
İşlem tamamlandıktan sonra hazne nin alt iç kısımlarında ve rezistansların üsrinde kalmış olabilecek dökülmeleri temizleyin.
MoSi2 silica tabakası rejenerasyon programı
| Adım | Isı(C) | Hız(C/dk) | Bekleme(dk) |
| 1 |
300
|
10 | 0 |
| 2 | 1300 | 20 | 240 |
| Son | 300 | 0 | 30 (Lift Açılış dk) |
