در یک هیتر غلاف تیتانیومی که تحت تمیز کردن روزانه با اسید فسفریک 10 درصد در دمای 80 درجه قرار میگیرد، کیفیت آب شستشو (شیر در مقابل دیونیزه) چگونه بر سینتیک بازپسیواسیون و حفرههای بعدی در سرویس تأثیر میگذارد؟
پیام بگذارید
در عملیات صنعتی، هیترهای غلاف تیتانیوم با استفاده از اسید فسفریک 10 درصد در دمای 80 درجه، در شرایط خورنده و شستشوی متناوب با چرخه تمیز کردن روزانه قرار می گیرند. کیفیت آب شستشو بین چرخه های تمیز کردن برای سینتیک بازیابی سطح تیتانیوم ضروری است. آب دیونیزه شده با مقاومت بیش از 1 MΩ·cm امکان بازیابی سریع و تشکیل یک فیلم غیرفعال پایدار را در عرض 10 تا 30 دقیقه می دهد. آب لوله کشی حاوی کلریدها (معمولاً 50 تا 200 پی پی ام) و سایر یون ها باعث کاهش سرعت فعال شدن مجدد می شود و زمان دستیابی به یک لایه پایدار را به 2 تا 6 ساعت افزایش می دهد و کلریدهای جذب شده را روی سطح باقی می گذارد که به عنوان محل شروع حفره در عملیات بعدی عمل می کنند. کیفیت آب شستشو انتخاب شده به طور مستقیم بر چگالی حفره ای و عمر مفید بخاری تأثیر می گذارد.
مکانیسم تأثیر آب شستشو بر سینتیک بازیابی
سطح تیتانیوم پس از تیمار با اسید فسفریک 10 درصد در حالت فعال یا تا حدی غیرفعال است. اسید با شستشو حذف می شود، اما همچنین ترکیب شیمیایی محلولی را که در آن بازیابی انجام می شود تنظیم می کند. آب دیونیزه شده یک محیط تمیز و رسانایی کم برای رشد یکنواخت فیلم غیرفعال تیتانیوم فراهم می کند. هیچ یون متخاصمی وجود ندارد و یک لایه استوکیومتری متراکم TiO2 می تواند تشکیل شود. یون های کلرید از آب لوله کشی روی سطح تیتانیوم جذب می شوند و برای مکان های جذب با اکسیژن رقابت می کنند. و، کلریدها ایجاد لایه غیرفعال را متوقف می کنند و می توانند در حین شکل گیری آن در زیر اکسید گیر کنند و باعث ایجاد نقاط ضعیفی شوند که وقتی بخاری دوباره به کار می رود شروع به ایجاد حفره می کند. زمان repassivation زمان مورد نیاز برای کاهش چگالی جریان خوردگی به زیر 1 µA/cm2 پس از شستشو است.
زمانهای غیرفعالسازی مجدد کمی و نرخهای حفرهای با کیفیتهای مختلف آب شستشو
آزمایش کنترل شده کوپن های تیتانیوم درجه 2، با استفاده از غوطه وری روزانه 1 ساعت در اسید فسفریک 10 درصد در دمای 80 درجه، به دنبال شستشوی 15 دقیقه و سپس غوطه وری در نمک طعام 3 درصد در دمای 60 درجه برای تکرار، رفتار زیر را در 30 چرخه ایجاد کرده است. زمان بازیابی پس از شستشو با آب دیونیزه با مقاومت 18 MΩ·cm 10-30 دقیقه، ضخامت لایه غیرفعال بعد از 1 ساعت 3-5 نانومتر، چگالی حفره ای در سرویس بعدی 0-5 گودال در سانتی متر مربع و حداکثر عمق گودال بعد از 500 میکرومتر 0-20 است. این اجرا عالی محسوب می شود. زمان غیرفعال شدن مجدد در آب شیر نرم شده (مقاومت 10000 Ω·cm، کلرید 20ppm) به 30 تا 90 دقیقه افزایش می یابد، ضخامت لایه بعد از 1 ساعت 2 تا 4 نانومتر است، چگالی حفره ای 5 تا 20 حفره بر سانتی متر مربع و عمق گودال عملکرد خوب 20 میکرومتر است. آب لوله کشی معمولی، مقاومت 2000 اهم-سانتی متر، زمان حذف مجدد کلرید 100 پی پی ام، ضخامت فیلم 1-3 ساعت پس از 1 ساعت، چگالی حفره ای 1-3 نانومتری، عمق گودال 20-80 پیت/cm2 80-200 میلی متر متوسط تا ضعیف. آب لوله کشی سخت دارای زمان بازیابی 3 تا 6 ساعت، ضخامت لایه 1 تا 2 نانومتر پس از 1 ساعت، چگالی حفره ای > 80 حفره بر سانتی متر مربع و عمق چاله > 200 میکرومتر در مقاومت 500 Ω · سانتی متر و 200 پی پی ام کلرید است که قابل قبول نیست.
اثر مدت زمان شستشو و دما بر کیفیت عمل بازیابی
کارایی آبکشی تابعی از کیفیت آب و پارامترهای آبکشی است. یک شستشوی 5 دقیقه ای با آب دیونیزه منجر به 80٪ پسیو شدن مجدد در مقایسه با شستشوی 30 دقیقه ای شد. شستشوی 60 دقیقه ای با آب لوله کشی با 100 پی پی ام کلرید از نظر کیفیت repassivation برابر با شستشوی 10 دقیقه ای با آب دیونیزه نیست. دمای آب شستشو یکی دیگر از عوامل مهم است. آب شستشوی گرم (40 درجه) در مقایسه با آب شستشوی سرد (20 درجه) هم برای آب دیونیزه و هم برای آب لوله کشی، سینتیک repassivation را 30 تا 50 درصد بهبود می بخشد. اما آب لوله کشی گرم ممکن است باعث شود کلریدها در طول فرآیند خشک شدن متمرکز شوند و نتیجه بدتر شود. برای تمام کیفیت های آب، یک مزیت اضافی، شستشوی نهایی با آب دیونیزه بعد از شستشوی اصلی است.
چرخه های تمیز کردن اسید فسفریک - راهنمای انتخاب کیفیت آب شستشو
توصیه هایی برای کیفیت آب شستشو برای چرخه های تمیز کردن روزانه با اسید فسفریک 10 درصد در دمای 80 درجه، بسته به مقاومت مورد نظر در حفره شدن و عمر مفید در سرویس های بعدی حاوی کلرید{2}}در جدول زیر آورده شده است.
چگالی حفرهای مورد نظر (گودال بر سانتیمتر مربع) پس از 500 ساعت حداکثر کلرید مجاز در آب شستشو (ppm) حداقل مقاومت توصیهشده در آب شستشو (Ω·cm) مدت زمان شستشوی توصیه شده (دقیقه) شستشوی نهایی مورد نیاز<5 <10 >100،000 15 بله (اسپری DI)
5 - 20 10 - 50 10،000 - 100،000 20 توصیه میشود
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control
درجه تیتانیوم بر سینتیک repassivation تأثیر می گذارد. درجه 7 (پالادیوم-تثبیت شده) 2-3 برابر سریعتر از درجه 2 در هر کیفیت آب شستشو، مجدداً غیرفعال می شود و حساسیت به آلودگی کلرید را کاهش می دهد. ضخامت دیواره باعث ایجاد حفره می شود. یک دیوار 2.0 میلی متری، با حفره متوسط از شستشوی آب لوله کشی، ممکن است 5 تا 8 سال دوام بیاورد، اما دیوار 1.2 میلی متری زودتر خراب می شود. تکنیک خشک کردن پس از آبکشی مهم است. خشک کردن اجباری هوای داغ در دمای 60 درجه به مدت 10 دقیقه رطوبت باقیمانده را از بین می برد و از مناطق غلظت کلرید جلوگیری می کند. اگر حجم آب دیونیزه محدود شده باشد، یک مصالحه مقرون به صرفه، یک شستشوی دو مرحلهای است (آب شیر و سپس آب دیونیزه شده).
ارائه مشخصات آگاهانه
برای بخاری غلاف تیتانیومی که روزانه با اسید فسفریک 10 درصد در دمای 80 درجه استفاده می شود و سپس در معرض محیط حاوی کلرید قرار می گیرد، از شستشوی دو مرحله ای- استفاده کنید. شستشوی اولیه با آب لوله کشی به مدت 1 دقیقه و سپس شستشوی نهایی با آب یونیزه شده با مقاومت 18 MΩ·cm به مدت 10 دقیقه در دمای 40 درجه. مقدار آب شستشوی نهایی کمتر از 10 ppm کلرید را تعیین کنید. اگر آب دیونیزه شده برای تاسیسات موجود در دسترس نیست، یک کارتریج دییونیزاسیون را به خط شستشو اضافه کنید یا با خشک کردن هوای اجباری زمان شستشو را تا 60 دقیقه افزایش دهید. پس از عملیات شستشو در طول راه اندازی، یک کوپن آزمایش برای پتانسیل repassivation اندازه گیری شد. مقدار کمتر از -0.1 V در مقابل Ag/AgCl در 3٪ NaCl نشان دهنده غیرفعال شدن مجدد ناقص است و به شستشوی طولانی تر یا با کیفیت بالاتر نیاز دارد. مهندس از آب شستشوی دیونیزه شده به جای آب لوله کشی برای بازیابی سریع و عدم ایجاد حفره در سرویس استفاده می کند.
