Miksi CO₂:ta lisätään vohveleiden kuutioimisen aikana?

CO₂:n lisääminen paloiteltuun veteen aikanavohvelileikkaaminen on tehokas prosessitoimenpide staattisen sähkön kertymisen estämiseksi ja kontaminaatioriskin vähentämiseksi, mikä parantaa kuutioiden tuottoa ja haun pitkäaikaista luotettavuutta.

1. Staattisen varauksen muodostumisen estäminen

Aikanavohvelien kuutiointi, nopeasti pyörivä timanttiterä toimii yhdessä korkeapaineisten deionisoitujen (DI) vesisuihkujen kanssa leikkaamaan, jäähdyttämään ja puhdistamaan. Terän ja kiekon välinen voimakas kitka synnyttää suuren määrän staattista varausta; samaan aikaan DI-vesi ionisoituu kevyesti nopean ruiskutuksen ja iskun vaikutuksesta, jolloin syntyy pieni määrä ioneja. Koska pii itsessään pyrkii keräämään varausta, jos tätä varausta ei pureta ajoissa, jännite voi nousta 500 V:iin tai enemmän ja laukaista sähköstaattisen purkauksen (ESD).

ESD voi paitsi rikkoa metallisia liitoksia tai vaurioittaa kerrosten välisiä eristeitä, myös saada piipölyä tarttumaan kiekon pintaan sähköstaattisen vetovoiman kautta, mikä johtaa hiukkasvaurioihin. Vakavammissa tapauksissa se voi aiheuttaa sidostyynyn ongelmia, kuten huonon langan sidoksen tai sidoksen irtoamisen.

Kun hiilidioksidi (CO2) liukenee veteen, se muodostaa hiilihappoa (H2CO3), joka hajoaa edelleen vetyioneiksi (H+) ja bikarbonaatti-ioneiksi (HCO3⁻). Tämä lisää merkittävästi pilkotun veden johtavuutta ja pienentää sen resistiivisyyttä. Korkeampi johtavuus mahdollistaa staattisen varauksen nopean johtamisen pois vesivirran kautta maahan, mikä vaikeuttaa varauksen kerääntymistä kiekkojen tai laitteiden pinnoille.

Lisäksi CO₂ on heikosti elektronegatiivinen kaasu. Korkeaenergisessa ympäristössä se voidaan ionisoida varautuneiden lajien, kuten CO2+ ja O⁻, muodostamiseksi. Nämä ionit voivat neutraloida kiekon pinnan ja ilmassa olevien hiukkasten varauksen, mikä vähentää entisestään sähköstaattisen vetovoiman ja ESD-tapahtumien riskiä.

2. Kontaminaation vähentäminen ja kiekon pinnan suojaaminen

Kiekkojen kuutioinnissa syntyy suuri määrä piipölyä. Nämä hienot hiukkaset varautuvat helposti ja tarttuvat kiekkojen tai laitteiden pintoihin aiheuttaen hiukkasten kontaminaatiota. Jos jäähdytysvesi on lievästi emäksistä, se voi myös edistää metalli-ioneja (kuten ruostumattomasta teräksestä valmistettujen suodattimien tai putkistosta vapautuvia Fe, Ni ja Cr) muodostamaan metallihydroksidisakkoja. Näitä saostumia voi kertyä kiekkojen pinnalle tai leikkauskaduille, mikä vaikuttaa haitallisesti lastun laatuun.

CO₂:n lisäämisen jälkeen varauksen neutralointi toisaalta heikentää sähköstaattista vetovoimaa pölyn ja kiekon pinnan välillä; toisaalta CO₂-kaasuvirta auttaa hajottamaan hiukkasia pois kuutioalueelta, mikä vähentää niiden mahdollisuuksia kertyä uudelleen kriittisille alueille.

Liuenneen CO2:n muodostama heikosti hapan ympäristö vaimentaa myös metalli-ionien muuttumista hydroksidisakkaiksi pitäen metallit liuenneessa tilassa, jolloin vesivirta kuljettaa ne helpommin pois, mikä vähentää jäämiä kiekoissa ja laitteissa.

Samaan aikaan CO₂ on inerttiä. Muodostamalla tietyn suojaavan ilmakehän paloittelualueelle se voi vähentää suoraa kosketusta piipölyn ja hapen välillä, mikä vähentää pölyn hapettumisen, agglomeroitumisen ja myöhemmän pintoihin tarttumisen riskiä. Tämä auttaa ylläpitämään puhtaamman leikkausympäristön ja vakaammat prosessiolosuhteet.

CO₂:n lisääminen kuutioveteen kiekon leikkaamisen aikana ei ainoastaan ​​hallitse tehokkaasti staattista sähköä ja ESD-riskiä, ​​vaan myös vähentää merkittävästi pöly- ja metallikontaminaatiota, mikä tekee siitä tärkeän keinon parantaa kuutioiden tuottoa ja lastujen luotettavuutta.