Hver er hámarks leyfilegur koparjónastyrkur (ppm) í 10% súlfaminsýrulausn við 80 gráður áður en 2. stigs títanhitararör byrjar að plata kopar og gangast undir galvaníska tæringu?

Koparjónirnar (Cu 2+) geta verið húðaðar á títaníumyfirborðinu sem málmkopar í 10% súlfamínsýru (H 2 NSO 3 H) við 80 gráður í samræmi við hvarfið Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . Koparhúð myndar galvanískt par af títaninu sem eykur upplausn undirlagsins. Til að forðast málun verður koparinnihaldið að vera minna en 50 ppm. Yfir 50 ppm fara koparplötur hratt út og alvarleg galvanísk tæring á sér stað. Viðmiðunarmörkin eru sett af minnkunarmöguleika kopar- og vetnisþróunar ofmöguleika á títan.

Hvernig virkar koparhúðun og galvanísk tæring á títan

Í súlfamínsýru er títan óvirkt með tæringargetu um -0,1 til +0.1 V á móti Ag/AgCl. Koparjónir hafa afoxunargetu upp á +0.34 V . Þegar koparstyrkurinn er hærri en mikilvægur styrkur er staðbundinn styrkur yfirstiginn og kopar settur á títan yfirborðið. Húðaður koparinn er bakskaut þar sem óvarið títan virkar sem rafskaut. Galvanískur straumþéttleiki getur náð 10–100 µA/cm2, sem leiðir til hröðrar upplausnar títan á hraðanum 0,2–2,0 mm á ári.

Magn koparhúðun og galvanísk tæring gegn Cu²⁺ styrk

Grade 2 titanium has been proven in controlled testing in 10% sulfamic at 80°C for 500 hours as follows: At 0 ppm Cu 2+ no copper plating was observed. The galvanic current is 0 µA/cm 2 and the titanium corrosion rate is 0.01-0.03 mm year-1 . Trace plating is possible at 10 ppm, galvanic current is 0 to 1 µA/cm2, and corrosion rate is 0.02 to 0.05 mm per year. Light plating is noticed at 25 ppm, galvanic current 1-5 µA/cm2 and corrosion rate 0.03-0.08 mm/year. At 50 ppm, the moderate level of plating, the galvanic current is 5–15 µA/cm² and the corrosion rate is 0.08–0.20 mm per year, the critical threshold. At 100 ppm, substantial plating is observed, the galvanic current is 15–40 µA/cm2 and the corrosion rate is 0.20–0.50 mm per year. The galvanic current is 40-100 µA/cm 2 and the corrosion rate is 0.50-1.50 mm per year. The surface is completely plated at 250 ppm. At 500 ppm, the surface is 100% copper plated and galvanic current is >100µA/cm2. Tæringarhraði er 1,50-3,00 mm/ári.

Áhrif súlfamínsýrustyrks og hitastigs á koparþol

Leyfilegur hámarksstyrkur kopar lækkar með auknum sýrustyrk og hitastigi. Í 5% súlfamínsýru við 80 gráður er mikilvæga Cu 2+ magnið 100 ppm. Við 10% og 80 gráður er mikilvæga stigið 50 ppm. Mikilvægasta stigið er 30 ppm við 80 gráður og 15%. Mikilvægi þröskuldurinn við 20% og 80 gráður er 20 ppm. Nauðsynlegt stig 100 ppm við 10% og 60 gráður. Nauðsynlegt stig 50 ppm við 10% og 80 gráður . 25 ppm er mikilvægur þröskuldur við 100 gráður og 10% Hærri sýrustyrkur og hitastig eykur hraða vetnisþróunar og hefur áhrif á varmafræði málmhúðarinnar.

Leiðbeiningar um koparmengun í súlfamínsýruhitara

Taflan hér að neðan mælir með hámarks leyfilegum styrk koparjóna og mótvægisaðferðum fyrir stig 2 títanhitara í 10% súlfamínsýru við 80 gráður.

Cu2+ Styrkur mældur (ppm) Koparhúðun Galvanískur straumþéttleiki (µA/cm2) Títtæringarhraði (mm/ár) Ráðlagður aðgerð<25 None 0-5 <0.08None 25–50 Light 5–15 0.05–0.12Monitor weekly 50-75 Moderate 15-30 0.12-0.25Add chelating agent .
75-100 Heavy 30-60 0.25-0.50 Replacement of solution >100 Severe >60 >0,50 Tafarlaus skipti
Verkfræði Beyond Copper Concentration Control

Einkunn títan hefur áhrif á galvaníska tæringu eftir koparhúðun. Gráða 7 (palladíum stöðugt) sýnir galvaníska tæringarhraða 2-3 sinnum lægri en gráðu 2 með sömu koparútfellingu. Veggþykkt gefur tæringarheimild, 2,0 mm veggur með koparvöldum tæringu við 0,2 mm á ári endist í 10 ár. Flækjuefni td. 100 til 200 ppm EDTA sameinast koparjónum sem koma í veg fyrir málun. Jónaskiptaresín geta dregið kopar úr súlfamínsýrulausnum. Húðunin er hindruð með aðsog á yfirborði títan með því að bæta koparsértækum hemli eins og benzótríazóli (10 ppm).

Upplýst forskrift

For a Grade 2 titanium heater in 10% sulfamic acid at 80°C keep the copper ion concentration below 25 ppm to be below the plating threshold of 50 ppm for safety. Check copper levels weekly with atomic absorption spectroscopy or colorimetric test strips. If the concentration is >50 ppm flækja koparinn með því að bæta við 200 ppm EDTA eða breyta lausninni. Hægt er að þrífa núverandi hitara með koparútfellingum með 20% saltpéturssýru við 50 gráður í 30 mínútur til að leysa upp koparinn án þess að skaða títanið. Í súlfamínsýruþjónustu stjórnar verkfræðingur koparstyrk undir mikilvægum viðmiðunarmörkum til að forðast koparhúðun og galvaníska tæringu.