Milline titaanisulami klass (1, 2, 7 või 12) tagab madalaima metalliioonide vabanemiskiiruse{0}}kõrge puhtusastmega veesüsteemis ammoniaagi jäägiga?

Farmaatsiatööstuses, pooljuhtide valmistamises ja elektritootmises on kõrge{0}}puhtusastmega veesüsteemidel väga madal lahustunud tahke aine kogus (TDS), sageli alla 0,1 µS/cm juhtivus. Kui sellised süsteemid nõuavad sukelkütet, ei tohi küttekeha eraldada metalliioone, mis saastavad toodet või kahjustavad vee kvaliteeti. Ammoniaagi jälgi (0,5–5 ppm) leitakse sageli ülesvoolu töötlemisel või pH reguleerijana; Puhtal vesi on kõigi titaani klasside puhul väga hea üldise korrosioonikindlusega, kuid ammoniaagi olemasolu muudab pinna elektrokeemiat ja passiivse kile stabiilsust, mille tulemuseks on metalliioonide vabanemiskiiruste erinevused klasside 1, 2, 7 ja 12 puhul. Sobiva klassi valik sõltub legeerelementide käitumise teadmistest kokkupuutel temperatuuril 6–9 mm. minimeerides titaanioonide leostumise.

Titaanioonide vabanemise mehhanismid kõrge puhtusastmega ammoniaagiga vees

Kõrge puhtusastmega vees, mille pH on neutraalne kuni kergelt aluseline, tekitab titaan väga halvasti lahustuva stabiilse TiO2 passiivse kile. Kuid ammoniaak (NH$_{3}$) on titaanioonide kompleksimoodustaja. Kui küttekeha pind kuumeneb, eelistatakse järgmist reaktsiooni: Ti⁴⁺ + nNH3 → [Ti(NH3)n]4+ kompleksid. Need lahustuvad kompleksid eemaldavad titaani pinnalt, puutudes pidevalt kokku uue metalli oksüdeerumisega ja säilitades ühtlase vabanemiskiiruse. Vabanemiskiirust juhivad kolm elementi. Need on; defekti tihedus passiivses kiles (sulami koostise funktsioon), kompleksi moodustumise konstant (temperatuuri funktsioon) ja kohalik pH gradient toru pinnal. Klass 1, mille hapniku ja raua kontsentratsioon on kaubanduslikult puhaste klasside seas madalaim, toodab tavaliselt kõige stöhhiomeetrilisemat ja kõige defektivabamat passiivset kilet. 2. klass sisaldab oluliselt rohkem rauda (0,20% max vs 0,12% max 1. astmes), mille tulemuseks on lokaalsed katoodkohad ja suurem passiivse voolutihedus. 7. klassi (0,12–0,25% pallaadiumi) ja 12. klassi (0,3% molübdeeni, 0,8% niklit) on vääris- ja siirdemetallilisandid, mis muudavad oluliselt kile elektrilisi omadusi.

Iga titaaniklassi kvantitatiivsed ioonide vabanemise määrad

Järgmised püsivad -titaani vabanemiskiirused, mis on mõõdetud induktiivsidestatud plasma massispektromeetria (ICP-MS) abil, on kindlaks tehtud kontrollitud sukeldumistestides simuleeritud kõrge -puhtusastmega vees, mis sisaldab 2 ppm NH3 85 kraadi juures ja mille juhtivus on alla 0,5 µS/cm.

1. klassi titaan: titaani vabanemiskiirus 0,8-1,2 ng/cm2·päevas. Kõrge -puhtusastmega mitteväärismetall (minimaalselt 99,5% Ti) loob kõige ühtlasema passiivse kile väikseima defektide tihedusega. Alfafaasi stabiliseerimine ilma galvaanilise heterogeensuseta saavutatakse hapnikuga (0,10–0,15%) kaasdopinguga.

2. klassi titaan Titaani elueerimiskiirus 2,5–4,0 ng/cm2 . päevas. Rauarikkad intermetallilised osakesed (Ti2Fe) on mikro-katoodid ja suurendavad passiivse voolutihedust 2-3 korda 1. klassi omast. Vastuvõetav tööstuslikes veesüsteemides, kuid mitte ideaalne pooljuhtide või farmaatsiarakenduste jaoks.

7. klassi titaan: titaani vabanemiskiirus on 1,0–1,8 ng/cm2·päevas. Pallaadium koguneb pinnale oksüdatsiooni käigus, stimuleerides katoodredutseerimisprotsesse ja vähendades passiivse voolutihedust alla 1. astme taseme. Pallaadiumi enda leostumine 0,2–0,4 ng/cm2·päevas toob aga kaasa väärismetallide saastumise.

12. klassi titaan: titaani vabanemise kiirus 1,5-2,2 ng/cm 2 ·päev. Mo ja Ni moodustavad passiivses kiles stabiilsed oksiidid (MoO3, NiO). Metalli kogueraldus (Ti + Mo + Ni) on 2,0–3,0 ng/cm2päevas Nikli emissioonimäär 0,3–0,5 ng/cm2•päevas võib olla tülikas mitmete bioloogiliste või katalüütiliste protsesside puhul.

Titaaniklassi valiku juhend rakenduse järgi

Järgmises tabelis on esitatud otsustusmaatriks, mis aitab valida parima titaaniklassi veekvaliteedi standardite ja lõppkasutuse tundlikkuse{0}} põhjal.

Kõrge-puhtusastmega veesüsteem ja saastetundlikkus, soovitatav titaani klassi põhjendus ja metallide leostumise omadused
Pooljuhtide loputus (vähem kui 10 nm sõlm), metalliioonid alla ppt tuvastamise aste 1, elektropoleeritud pind Madalaim titaanioonide eraldumine (vähem kui 1,2 ng/cm2/päevas või sellega võrdne). Ükski legeerivatest elementidest ei saasta. Elektropoleerimine vähendab pindala veelgi. kõrgeim lisatasu
Farmatseutiline süstevesi - USP<643>Orgaanilise süsiniku koguseire 1. või 7. klass 1. klass, eelistatakse minimaalse lisandiga leostumiseks. Klass 7 on vastuvõetav, eeldades, et pallaadium ei ole piiratud. Ärge kasutage 12. klassi niklit
Elektritootmiskatla toitevesi (alakriitiline, 1000 psi) Ammoniaak > 2 ppm 2. klass (tavaline) Vastuvõetav mõõdukas vabanemiskiirus pideva puhumise ja kondensaadi poleerimisega. Halvim hinne.
Kõrge puhtusastmega vesi toiduainete töötlemiseks (jookide segamine) Desinfitseerimise kõrvalsaadustest saadud ammoniaak Klass 12 Molübdeeni lisamine pakub täiendavat vastupidavust kollete tekkele, kui kloriide esineb juhuslikult. Aktsepteerige < 0,5 ppb niklit tootesse.
I tüüp Labori analüütiline veesüsteem (takistus 18,2 MΩ·cm) Madalaim võimalik taust 7. aste passiivse kile stabiliseerimisega Pallaadiumi lisamine vähendab tegelikult titaani vabanemist alla 1. klassi. Vaja on kinnitust, et pallaadium ei sega analüüsiprotseduure.
Lisaks sulamiklassi valikule inseneriteaduses

Sulami klass ei ole ainus parameeter, mis kontrollib metalliioonide emissiooni. Vabanemiskiirused on pinnaviimistluse suhtes üsna tundlikud: elektropoleeritud pinnal (Ra < 0,2 µm) on 30-40% väiksem pindala kui as-tõmmatud torul (Ra ≈ 1,0 µm), millel on samad geomeetrilised mõõtmed ja seega proportsionaalselt madalam absoluutne vabanemiskiirus. Passiivne kile eelkonditsioneerimine (soojendi hoidmine 70 kraadi juures kõrge puhtusastmega vees 72 tundi enne hooldust) võimaldab kile saavutada stabiilse oleku ja vähendab esialgset vabanemiskiirust 50-60%. Seina paksuse valik ei mõjuta otseselt vabanemiskiirust pindalaühiku kohta, kuid paksemad seinad pikendavad kasutusiga enne võimalikku väljavahetamist ühtlase hõrenemise tõttu (tavaliselt<0.01 mm/yr in high purity water).

Teadliku spetsifikatsiooni koostamine

Kui määrate titaanist küttekeha kõrge puhtusastmega veesüsteemi jaoks, milles on ammoniaagi jäägid, küsige tarnijalt sertifitseeritud materjalikatse aruandeid (MTR), mis täpsustavad konkreetse sulami klassi ja mikroelementide piiranguid. Pooljuhtide või farmaatsiarakenduste jaoks, kus madalaim metalli vabanemine on kriitiline, määrake 1. klassi titaan elektropoleeritud viimistlusega kuni Ra väärtuseni 0,2 µm või sellega võrdne ja tehase passiveerimine deioniseeritud vees 80 kraadi juures 24 tundi. Klass 2 pakub kulutõhusat tasakaalu energia- või tööstuslike rakenduste jaoks. Ühendage kindlaksmääratud kvaliteet alati kasutuselevõtu loputusprotseduuriga, mis eemaldab enne küttekeha kasutuselevõttu tootmisest tekkinud pinnalisandid. See süstemaatiline metoodika tagab, et titaankütteseade lisab seadme eluea jooksul väga vähe metalliioone kõrge puhtusastmega veesüsteemi.