Kui suur on maksimaalne lubatud vase ioonide kontsentratsioon (ppm) 10% sulfaamhappe lahuses 80 kraadi juures enne, kui 2. klassi titaanküttetoru hakkab plaatima vaske ja läbima galvaanilist korrosiooni?

Vase ioone (Cu 2+ ) saab katta titaani pinnale metallilise vasena 10% sulfaamhappes (H 2 NSO 3 H) 80 kraadi juures vastavalt reaktsioonile Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . Vaskkatte olemasolu tekitab galvaanilise paari, mis suurendab titaani lahustumist. Pinnastamise vältimiseks peab vasesisaldus olema alla 50 ppm. Üle 50 ppm eraldub vask kiiresti ja tekib tõsine galvaaniline korrosioon. Künnise määrab vase redutseerimispotentsiaal ja vesiniku eraldumise ülepotentsiaal titaanil.

Kuidas töötab vaskplaat ja galvaaniline korrosioon titaanil

Sulfamiinhappes on titaan passiivne, korrosioonipotentsiaaliga umbes -0,1 kuni +0.1 V versus Ag/AgCl. Vase ioonide redutseerimispotentsiaal on +0.34 V. Kui vase kontsentratsioon on kriitilisest kontsentratsioonist kõrgem, ületatakse kohalik kontsentratsiooni ülepotentsiaal ja vask sadestub titaani pinnale. Kaetud vask on katood, mille paljastatud titaan toimib anoodina. Galvaanilise voolu tihedus võib ulatuda 10–100 µA/cm2, mille tulemuseks on titaani kiire lahustumine kiirusega 0,2–2,0 mm aastas.

Kvantitatiivne vaskplaat ja galvaaniline korrosioon Cu²⁺ kontsentratsiooni vastu

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 >100 µA/cm2. Korrosioonikiirus on 1,50-3,00 mm/aastas.

Sulfamiinhappe kontsentratsiooni ja temperatuuri mõju vase taluvusele

Maksimaalne lubatud vase kontsentratsioon langeb happe kontsentratsiooni ja temperatuuri tõustes. 5% sulfaamhappes 80 kraadi juures on kriitiline Cu 2+ tase 100 ppm. 10% ja 80 kraadi juures on kriitiline tase 50 ppm. Kriitiline tase on 30 ppm 80 kraadi juures ja 15%. Kriitiline lävi 20% ja 80 kraadi juures on 20 ppm. Kriitiline tase 100 ppm 10% ja 60 kraadi juures. Kriitiline tase 50 ppm 10% ja 80 kraadi juures . 25 ppm on kriitiline lävi 100 kraadi ja 10% juures. Kõrgemad happekontsentratsioonid ja temperatuurid suurendavad vesiniku eraldumise kiirust ja mõjutavad plaadistuse termodünaamikat.

Juhend vasega saastumise kohta sulfaamhappekütteseadmetes

Allolev tabel soovitab maksimaalset lubatud vaseoonide kontsentratsiooni ja leevendusmeetodeid 2. klassi titaansoojendite jaoks 10% sulfaamhappes temperatuuril 80 kraadi.

Cu2+ Mõõdetud kontsentratsioon (ppm) Vaskkatte galvaaniline voolutihedus (µA/cm2) Titaani korrosioonikiirus (mm/aastas) Soovitatav tegevus<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 Vahetu vahetus
Tehnoloogia väljaspool vase kontsentratsiooni kontrolli

Titaani klass mõjutab galvaanilist korrosiooni pärast vasega katmist. 7. klassi (pallaadiumiga stabiliseeritud) galvaanilise korrosiooni määr on 2–3 korda madalam kui 2. klassil sama vasesademega. Seina paksus annab korrosioonivaru, 2,0 mm sein vasest põhjustatud korrosiooniga 0,2 mm aastas kestab 10 aastat. Kompleksimoodustajad, nt . 100 kuni 200 ppm EDTA, kombineeritakse vaseoonidega, mis takistavad plaatimist. Ioonivahetusvaigud võivad eraldada vaske sulfaamhappe lahustest. Plaatimist pärsib adsorptsioon titaani pinnale, lisades vasespetsiifilist inhibiitorit, nagu bensotriasool (10 ppm).

Teadlik spetsifikatsioon

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 muudab vase keerulisemaks, lisades 200 ppm EDTA-d või muutke lahust. Olemasolevaid vasesademetega küttekehasid saab puhastada 20% lämmastikhappega 50 kraadi juures 30 minutit, et vask lahustuks ilma titaani kahjustamata. Sulfamiinhappeteenuses kontrollib insener vase kontsentratsiooni alla kriitilise läve, et vältida vasetamist ja galvaanilist korrosiooni.