Fyrir títanídýfuhitara í 5% natríumpersúlfatlausn við 50 gráður, hvers vegna gerir persúlfatjónin ekki títan óvirkan þrátt fyrir að vera sterkur oxunarefni og veldur þess í stað transpassive upplausn?

Natríumpersúlfat (Na 2 S 2 O 8 ) er öflugt oxunarefni (2,01 V fyrir S 2 O 8 2- / SO 4 2-) áhrifaríkara en saltpéturssýra. Persúlfat framkallar transpassive upplausn í stað viðvarandi óvirkrar virkni á títan. Við 50 gráður ýtir sterki oxunarmöguleikinn títaníumyfirborðinu að þvertvirka svæðinu yfir 1,8 V miðað við dæmigerð vetnisrafskaut þar sem óvirka kvikmyndin brotnar niður og títanið leysist upp sem Ti⁴⁺ á hraða frá 0,2 til 0,5 mm/ári. Transpassive upplausnin er einsleit frekar en gryfja, en tæringarhraði er of hár fyrir flestar notkunaraðferðir.

Mechanism of Persulfate-Induced Transpassive Dissolution

Stöðugt óvirkt svæði fyrir títan er frá u.þ.b. 0 V til 1,8 V. Við styrkleika > 1,8 V er TiO2 lakið oxað frekar í leysanlegar Ti4+ tegundir: TiO2 + 2H2O Ti4+ + 4OH- + 2e-. Blandaður möguleiki títans festur með persúlfati, mjög sterku oxunarefni, við 1,7–2,0 V. Straumur fyrir transpassive upplausn er mikilvægur á þessu sviði. Tæringin er einsleit vegna þess að allt yfirborðið er í transpassive ástandi. Ekkert staðbundið brot, heldur stöðug upplausn á filmunni.

Magntæringarhraði vs Persúlfatstyrkur

Eftirfarandi hefur verið komið á fyrir 2. stigs títan með stýrðri prófun við 50 gráður í 500 klukkustundir í natríumpersúlfati. Við 0% persúlfat (grunnlínu) er tæringarhraði 0,005–0,010 mm/ár, yfirborðsgeta er 0,2–0,5 V og vélbúnaðurinn er óvirkur. Við 1% persúlfat er hraðinn 0,05-0,12 mm/ár, spennan er 1,2-1,5 V, og vélbúnaðurinn er blandaður. 3% Persulfate Hraði 0,12-0,25 mm/ár. Við 5% persúlfat er hraðinn 0,20–0,40 mm/ár, spennan er 1,7–1,9 V og vélbúnaðurinn er transpassive. Við 10% persúlfat er hraðinn 0,35-0,60 mm/ár, spennan er 1,8-2,0 V og vélbúnaðurinn er mjög transpassive.

Áhrif hitastigs á transpassivation

Við hærra hitastig færist transpassive svæðið yfir í lægri möguleika. Tæringarhlutfallið við 25 gráður og 5% persúlfat er 0,10–0,20 mm á ári og vélbúnaðurinn er þvert á móti. Við 40 gráður er hraðinn 0,15-0,30 mm/ár. Við 50 gráður er hraðinn 0,20–0,40 mm ár–1. Hraðinn við 60 gráður er 0,30 til 0,60 mm/ár. Við 70 gráður er hlutfallið yfir 0,50 mm á ári. Transpassive upplausnin eykst við hærra hitastig.
** Leiðbeiningar um efnisval fyrir persúlfatþjónustu

Eftirfarandi tafla gefur ráðleggingar um hitara í natríumpersúlfatlausnum, háð styrkleika og hitastigi.

Tæringarhraði 2. stigs (mm/ár) Hitastig ( gráðu ) Persúlfatstyrkur (%) 7. stigs tæringarhraði (mm/ár) Ráðlagt efni<1 50 0.05–0.10 0.03–0.06 Grade 7 with thick wall 1–3 40 0.08–0.15 0.05–0.10 PTFE-coated titanium 1–3 50 0.12–0.25 0.08–0.15Not recommended for titanium 3–5 30 0.10–0.20 0.06–0.12 Tantalum or PTFE5 Any >0.20 >0,12 Tantal eða PTFE
Verkfræði meira en títanval

Gegnsætt upplausnarhlutfall fyrir 7. stig er aðeins lægra en fyrir 2. stig (30–50% lækkun) vegna palladíumauðgunar, en framförin er ekki nægjanleg til að gera títan viðeigandi fyrir persúlfatþjónustu. Veggþykktin er til að koma til móts við tæringu. Með 2,0 mm veggþykkt og 0,20 mm tæringarhraða á ári mun veggurinn endast í 10 ár en það er í lágmarki. PTFE húðaðir títanhitarar halda málminum aðskildum frá persúlfatlausninni og veita mikla mótstöðu. Tantal hefur mun breiðari óbeinar svið og er ónæmur fyrir persúlfati. Sirkon er líka gott en það er dýrt.

2 Gerðu vel upplýsta forskrift

Gert er ráð fyrir tæringarhraða fyrir títaníum hitara í 5% natríumpersúlfati við 50°C er 0,20-0,40 mm á ári, sem er of hátt til langtímanotkunar. Eða tilgreindu tantal hitara eða PTFE húðaðan títan hitara (0,5 mm PTFE lag). Ef títan er notað skal takmarka styrk persúlfats við 2%, hitastigið við 40 gráður og veggþykktin við 2,5 mm. Athugaðu þykkt hitara í notkun á hverju ári. Skiptu um hitara þegar veggþykktin er orðin 1,0 mm. Verkfræðingur sem veit að persúlfat leiðir til transpassívrar upplausnar en ekki óvirkrar getur valið viðeigandi efni fyrir svo árásargjarnt oxandi umhverfi.