Aqua regia-blanda af óblandaðri saltpéturs- og saltsýru-er einn af fáum vökvum við stofuhita- sem ræðst hratt á títan. Samsetning oxandi nítrats og fléttandi klóríðjóna eyðileggur óvirku filmuna innan nokkurra mínútna. Hins vegar nota ákveðnar iðnaðarferlar hermiblöndur með lægri sýrustyrk en halda samt mjög oxandi skilyrðum. Fyrir þessi forrit geta títanrör með eðalmálmhúðun -sérstaklega ruthenium-iridíum (Ru-Ir) rafútsett lög- veitt takmarkaðan endingartíma. Húðþykktin ákvarðar beint hversu lengi títan undirlagið er varið. Ru-Ir húðun virkar sem hvatandi yfirborð sem stuðlar að fækkun oxandi tegunda og heldur undirliggjandi títan í óvirku ástandi. Þegar húðunin er of þunn, afhjúpa staðbundnar gallar títan fyrir beinu sýruárás. Þegar það er best þykkt veitir húðunin hindrun og hvatavörn. Með því að skilja sambandið milli þykktar húðunar og bilunartíma getur verkfræðingum valið lágmarks raunhæfa húðun fyrir nauðsynlega þjónustutíma.

Mechanism of Ru-Ir húðunarvörn í oxandi sýrublöndum

Ruthenium og iridium eru eðalmálmar með mikla ofgnótt fyrir vetnisþróun og framúrskarandi hvatavirkni fyrir súrefnis- og nítratminnkun. Í vatnshermi (td 10% HNO₃ + 5% HCl við 50 gráður) verður Ru-Ir húðunin aðalstaðurinn fyrir bakskautahvörf. Húðin viðheldur rafefnafræðilegum möguleikum sem eru nægilega jákvæðir til að halda undirliggjandi títan óvirku, jafnvel þó að litlir gallar séu til staðar. Að auki myndar rúteníum stöðugt oxíð (RuO₂) sem er leiðandi og hvatavirkt, en iridium eykur hörku og viðloðun lagsins. Húðin verndar títan með þremur aðferðum: líkamleg hindrun sem aðskilur títan frá sýru, galvanísk vörn þar sem göfuga húðin virkar sem bakskaut og hvata niðurbrot oxandi tegunda á yfirborði húðarinnar.

Magnbundið samband milli þykkt húðunar og bilunartíma

Stýrð niðurdýfingarprófun í vatnshermi (8% HNO₃ + 4% HCl, 50 gráður) hefur leitt í ljós eftirfarandi bilunartíma fyrir 2. stigs títanrör með Ru-Ir húðun (70% Ru, 30% Ir miðað við þyngd):

Óhúðað títan (grunnlína): Bilun innan 2–4 klst. Hröð samræmd tæring og hola. Títan leysist upp við 3–5 mm á klukkustund.

Ru-Ir húðunarþykkt 0,2 µm: Bilunartími 50–100 klst. Húðun inniheldur göt og smásæja galla. Sýra kemst í gegnum galla og sker undir húðun. Títan leysist upp undir göfugri húð, veldur blöðrum og losun.

Ru-Ir húðunarþykkt 0,5 µm: Bilunartími 500–800 klst. Húðun er samfelld en þunn. Staðbundin árás hefst við húðunarmörk eftir 300–400 klst. Bilun á sér stað með stigvaxandi hola í gegnum títanvegg.

Ru-Ir húðunarþykkt 1,0 µm: Bilunartími 2.500–3.500 klukkustundir (3–5 mánuðir). Húðun sýnir góða viðloðun og hvatavirkni. Samræmd neysla rúteníums á sér stað við 0,2–0,3 µm á mánuði. Bilun þegar húðun þynnist til<0.3 µm locally.

Ru-Ir húðunarþykkt 2,0 µm: Bilunartími 8.000–12.000 klukkustundir (11–16 mánuðir). Húðun veitir sterka vörn. Rútenneysluhraði minnkar í 0,1–0,15 µm á mánuði þegar stöðugt oxíð myndast. Viðunandi fyrir 1 árs þjónustutímabil.

Ru-Ir húðunarþykkt 5,0 µm: Bilunartími yfir 25.000 klukkustundir (næstum 3 ár). Húðun verður takmarkandi þátturinn. Hitahringrás getur valdið losun vegna mismunadrifs áður en efnabilun á sér stað.

Leiðbeiningar um val á húðþykkt fyrir oxandi sýruþjónustu

Eftirfarandi tafla veitir ákvörðunarramma fyrir val á Ru-Ir húðþykkt byggt á samsetningu sýruherma, hitastigi og nauðsynlegum endingartíma:

Verkfræði Beyond Coating Thickness Alone

Gæði húðunar eru jafn mikilvæg og þykktin. Tvöfalt-lagshúðun (innra rúthenium, ytra iridium) skilar 30–50% betri árangri en einlags-blönduð húðun vegna meiri efnafræðilegrar tregðu iridiums. Raskútfelld húðun hefur lægri porosity en sputtered eða uppgufuð húðun af sömu þykkt. Hitameðferð eftir-útfellingu (400 gráður í 1 klst. í argon) dreifir húðinni inn í títaníumyfirborðið og skapar stigað viðmót sem bætir viðloðun um 5–10. Undirliggjandi títan yfirborðsundirbúningur er mikilvægur: raffæging á Ra<0.2 µm before coating reduces defect density by 80% compared to as-drawn surfaces. The tube wall thickness beneath the coating provides a safety factor once coating failure occurs. A 2.0 mm titanium wall with a failed coating may still survive 100–200 hours of direct acid attack, while a 0.8 mm wall fails within 24 hours.

Gera upplýsta forskrift

Þegar Ru-Ir húðaður títanhitari er tilgreindur fyrir mjög oxandi sýrublöndur, skilgreinið nauðsynlegan endingartíma í klukkustundum, ekki mánuðum, vegna þess að bilunartími mælist línulega miðað við lagþykkt. Biddu frá birgjanum um þykktarmælingu á húðun með því að nota röntgenflúrljómun (XRF) á fimm stöðum á rörinu, með lágmarks ásættanlega þykkt 1,5 µm og hámarksbreytingu ±20%. Tilgreindu tvöfalt-lagshúð: 1,0 µm rútheníum og síðan 1,0 µm iridium, samtals 2,0 µm, frekar en 2,0 µm blandað lag. Krefjast hitameðhöndlunar og viðloðunarprófunar eftir-útfellingu (teippróf samkvæmt ASTM D3359) með flokkun 4B eða betri. Fyrir mikilvæg forrit þar sem bilun í hitara myndi valda framleiðslustöðvun skal tilgreina 5,0 µm húðun og setja upp varahitara. Meðan á notkun stendur skaltu fylgjast með rafefnafræðilegum möguleikum húðuðu rörsins á móti platínu viðmiðunarrafskauti; hugsanlegt fall sem er meira en 100 mV undir upphafsgildi gefur til kynna niðurbrot á húðun sem þarfnast skoðunar. Með því að velja viðeigandi rúthenium-iridíumhúðunarþykkt byggt á magnbundnum bilunartímagögnum, gerir verkfræðingur takmarkaða en fyrirsjáanlega þjónustu títanhitara í annars ósamrýmanlegum oxandi sýrublöndum.