Vahetage{0}}alla titaani pinnaviimistlus raudkloriidi teenuses
Raudkloriidi (FeCl 3 ) söövituslahused on tugevalt oksüdeerivad ja agressiivselt söövitavad enamikku metalle. Tüüpiline raudkloriid on 42 kraadi Bé (umbes 40% FeCl 3). Titaan valiti passiivse TiO₂ kihi tõttu, mis muudab selle vastupidavaks FeCl3 suhtes. Punktide tekitamine on aga passiivse katte lokaalne lagunemine, tavaliselt pinnavigade, lisandite või mikroskaala pragude korral. Pinnaviimistlus, mida mõõdetakse keskmise karedusega Ra, mõjutab otseselt võimalike aukude tekkekohtade hulka ja suurust. Siledam pind (madal Ra) eemaldab mikroskoopilised lõhed ja vähendab kloriidioonide kontsentratsioonikohtade arvu. Väga sile pind (Ra < 0,2 µm) nõuab elektropoleerimist või mehaanilist poleerimist ja lisab kulusid. Praeguses uuringus määrati kindlaks seos Ra väärtuse ja süvendite tekitamise aja vahel 42-kraadises Bé FeCl3-s temperatuuril 50 kraadi ning pinnaviimistlus, mis tagas maksimaalse kestuse enne süvendi initsieerimist.

Mõju mehaanilisele terviklikkusele: aukude tekkimine ja pinna karedus
Raud(III)kloriidi lahusesse titaanile lisamine algab kohtadest, kus passiivne kile on kõige õhem või kus praod võimaldavad kloriidi koguneda. Karedal pinnal (Ra > 1,0 µm) on orud nagu mikrolõhed. Need süvendid on tavaliselt 5–20 µm laiad ja sügavus on samas suurusjärgus kui Ra väärtus. Nendes orgudes akumuleeruvad difusioonipiirangute tõttu kloriidioonid ja lokaalne pH langeb metallikloriidide hüdrolüüsi tõttu, mis kutsub esile punktide moodustumise. Siledal pinnal (Ra < 0,4 µm) on orud madalad (<1 µm depth) and wide compared to their depth such that oxygen transport can maintain passivity. Electrochemical experiments in 42° Bé FeCl3 at 50°C showed that the pitting potential (Epit) of the Grade 2 titanium increased as the surface roughness decreased. For as-drawn surface (Ra = 1.5 µm) Epit = +0.65 V vs. Ag/AgCl. E_pit = +0.85 V for a mechanically polished surface (Ra = 0.4 µm). For electropolished surface (Ra = 0.1 µm) E_pit = + 0.95 V. In FeCl₃ the open-circuit potential is about +0.55 V. As-drawn surfaces are quite close to the pitting potential, whereas electropolished surfaces offer a safety margin of 400 mV. The induction time, which is the period from immersion to the first detectable pitting, shows an exponential dependence on the difference between Epit and the open-circuit potential. An increase of E_pit of 100 mV results in an increase of ~10 in induction time.

Soojusjõudlus: pinnaviimistluse ja soojusülekande mõju
Pinnaviimistlus avaldab mõju ka soojusülekandele, kuid on teisejärguline täppide tekkekindluse suhtes. Karedama pinna tegelik pindala on suurem (tavaliselt 2–5 korda suurem kui Ra=1.5 µm prognoositud pindala), mis teoreetiliselt suurendab soojusülekannet, suurendades kokkupuutepinda raudkloriidi lahusega. Tegelikult on aga konvektiivse piirkihi paksus (tavaliselt 50–200 µm) oluliselt suurem kui kareduse tunnused ja seetõttu on soojusülekandetegur peaaegu sõltumatu Ra-st väärtuste puhul, mis on väiksemad kui 5 µm. Elektropoleerimine (Ra=0.1µm) vähendab tegelikku pinda ~5% võrra võrreldes mehaaniliselt poleeritud pinnaga, mille tulemuseks on minimaalne (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

Tehingu{0}}süntees: Ra väärtus vs. punktide induktsiooni aeg
Pinna viimistlus Ra väärtus (µm) Meetod E_pit (V vs. Ag/AgCl) Induktsiooniaeg esimese süvendisse (tunnid, 42 kraadi Bé FeCl3, 50 kraadi) Suhteline kulutegur
As-tõmmatud (freesviimistlus) 1,2–1,8 Puudub +0.65 V 20–40 tundi 1,0× Marineeritud (happega katlakivist eemaldatud) 0,8–1.2 10% HNO₃ + 2% HF dip +0.70 V 50 – 2x010.10. liivatera) 0,4–0,6 Rihma või ratta poleerimine +0.80 V 300–500 t 1,5 ×
Mehaaniline poleerimine (600 grit) 0,2–0,3 Peen abrasiivne poleerimine+0.88 V 2,0 × 1,000 - 2 000 tundi
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5000 tundi . 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>6 kuud pidevat töötamist), kui{1}}tõmmatud pind kaob 1–2 päeva jooksul. Paranemine kasvab eksponentsiaalselt, kui Ra väheneb.

Inseneritööd pärast viimistlust: passiveerimine ja-järgne poleerimine
Parima täppide tekkekindluse tagamiseks peaks elektropoleeritud pinnale järgnema lämmastikhappe passiveerimine (20% HNO 3 50 kraadi juures 30 minutit). Selle töötlemise tulemuseks on homogeenne, defektideta{5}}TiO2 kiht, mis on paksem ja stabiilsem kui looduslik passiivne kile. Passiveeritud elektropoleeritud titaan, mis on kasutusel raudkloriidis, ei näita pärast 10 000 tundi kestnud laboratoorseid katseid täkkeid. Kui elektrooniline poleerimine on rakenduse jaoks liiga kulukas, siis 600-teraline mehaaniline poleerimine (Ra ≈ 0,25 µm) ja passiveerimine annavad induktsiooniajaks 1000–2000 tundi, mis sobib paljudeks partiide söövitamise protseduurideks, kus küttekeha eemaldatakse ja puhastatakse partiide vahel. Trikk on vältida pinna saasteaineid (rauaosakesed, rasv või sisseehitatud abrasiivid), mis võivad olla aukude tekkekohaks.

Järeldus: elektropoleeritud (Ra vähem kui 0,15 μm või sellega võrdne) pakub pikima induktsiooniaega
The maximum induction time for pitting (> 5,000 hours of continuous service) was obtained for a titanium electric heating element immersed in 42° Bé ferric chloride etching solution at 50°C with an electropolished surface finish of Ra < 0.15 µm. Because of the exponential relationship between surface roughness and pitting potential, the improvement over as drawn surfaces ( Ra = 1.5 µm) is considerable, from 1-2 days to >6 kuud. Mehhaaniliselt poleeritud pinnad (Ra=0.2–0,6 µm) annavad vahepealse induktsiooniaega 300–2000 tundi, mis sobib vähem nõudlike rakenduste jaoks. Elektropoleerimisel ei ole olulist termilist karistust. Määrake küttekehad raudkloriidiga söövitamiseks elektropoleeritud pinnaviimistlusega, kontrollitud Ra Väiksem või võrdne 0,15 μm ja passiveerimine 20% lämmastikhappes pärast poleerimist. Kuid suurenenud viimistluskulud kompenseerivad aukudega seotud probleemide vältimine{12}} ja pikem kasutusiga. Valige sobiv pinnaviimistlus, lähtudes hooldusintervallide vahelisest eeldatavast pidevast tööajast. Üle 1000 tunni kestva kasutuse korral on soovitatav elektropoleerimine.