Lè yo itilize yon tib chofaj elektrik Titàn pou chofe yon melanj asid idrofluorik ak asid nitrik pou marinated asye pur, poukisa nenpòt epesè miray pa apwopriye san yon kouch pwoteksyon?

Komès fondamantal-nan konsepsyon aparèy chofaj Titàn pou marinated asid melanje
Konbinezon asid fluoridrik (HF) ak asid nitrique (HNO3) yo itilize nan liy marinated asye pur pou retire koulè chalè, echèl ak dekolorasyon soude. Valè tipik yo se 3-8% HF ak 10-20% HNO 3 nan 40-60 degre C. Titàn anjeneral panse yo rezistan a korozyon nan asid nitrique, byenke li se notwa sansib a asid fluororik. HF grave Titàn pa kraze kouch pwoteksyon Titàn diyoksid ak jenere konplèks fliyò Titàn idrosolubl (TiF₆²⁻). Mekanis korozyon an se chimikman reglemante epi li pa limite difizyon, ki vle di ke ogmantasyon epesè miray la sèlman bay yon ogmantasyon lineyè nan tan pèforasyon, men pousantaj korozyon an konstan ak akseptab segondè. Pou egzanp, pousantaj korozyon rapòte pou Titàn Klas 2 nan yon konbinezon de 5% HF + 15% HNO3 nan 50 degre se 2-5 mm pou chak ane. Sa a se ase pou pénétrer yon miray 2.0 mm nan 5-10 mwa. HF konplèks iyon Titàn ak sispann pwodiksyon an nan yon kouch oksid ki pèsistan. Nòmalman, yon ajan oksidan, asid nitrique, pasiv Titàn. HNO3 prezan kòm tras HF (0.1%) ki pwovoke atak rapid. Nan yon anviwònman konsa, pa gen okenn epesè miray reyalis ki anba a 10 mm bay yon lavi sèvis milti-ane. Si ou bezwen presize chofaj serye pou pwosesis marinated asye pur, li enpòtan pou konprann poukisa Titàn se natirèlman enkonpatib ak melanj HF-HNO₃, ak ki kouch pwoteksyon ka simonte kontrent sa a.

Efè sou entegrite mekanik Mekanis korozyon HF ak sinetik lineyè
Titàn kowozyon nan melanj HF-HNO3 se yon reyaksyon chimik dissolution, pa yon pwosesis elektwochimik. Reyaksyon nèt la se: Ti + 6HF → TiF 6 2 − + 2H + + 2H {2 . Asid nitrique a pa arete reyaksyon sa a; li tou senpleman oksidasyon idwojèn nan evolye nan dlo. Karakteristik ki defini mekanis korozyon sa a se sinetik lineyè: pwofondè pénétration pwopòsyonèl ak tan, olye ke pwopòsyonèl ak rasin kare tan an (difizyon-pasivasyon kontwole). Matematikman, d=k × t, kote d se pwofondè pénétration, k se konstan to korozyon an (an mm / ane) ak t se tan. Sinetik lineyè vle di ke double epesè miray la double lavi sèvis la - pa gen okenn kouch oksid pwoteksyon retade korozyon ak tan. Etid Immersion selon ASTM G31 te montre ke pousantaj korozyon konstan k pou Klas 2 Titàn nan yon beny estanda marinated asye pur (5% HF, 15% HNO3, 50 degre) se 3.5 mm / ane. Kidonk yon miray 1.0 mm epè perfore nan anviwon 3.5 mwa, yon miray 2.0 mm epè nan 7 mwa, yon miray 5.0 mm epè nan 17 mwa. Yon lavi sèvis 5-ane (60 mwa) ta mande pou yon epesè miray 3.5 mm/ane × 5 ane=17.5 mm-yon epesè enposib pou fabrike tib aparèy chofaj. Yon tib sa a ta koute tou apeprè 10 fwa plis pase yon aparèy chofaj tipik epi yo dwe tèmik inefikas paske nan rezistans nan kondiktif grav. Pou pi wo konsantrasyon HF (tipik pou marinated entansif, 8% HF) to korozyon an rive nan 6-8 mm / ane, ki mande pou epesè miray plis pase 30 mm pou lavi 5 ane.

Enpak sou pèfòmans tèmik: akselerasyon tanperati ak efè konsantrasyon
Pousantaj korozyon Titàn nan melanj HF-HNO3 se yon ekwasyon kalite Arrhenius-ki gen yon enèji aktivasyon apeprè 45 kJ/mol. Pousantaj korozyon an ogmante 2 fwa lè tanperati a monte soti nan 50 a 60 degre. Djenn nan Titàn ak pi wo rezistans tèmik pral kouri pi cho nan sifas la deyò pou menm dansite pouvwa a si djenn lan se pi epè. Pou yon aparèy chofaj ak 2.5 W/cm2 nan yon beny 50 degre, tanperati miray la sou sifas deyò a se anviwon 54 degre pou yon miray 1.0 mm ak apeprè 62 degre pou yon miray 3.0 mm. Chanjman 8 degre sa a double pousantaj korozyon sou miray la pi epè, pasyèlman konpanse avantaj jeyometrik materyèl adisyonèl la. Lavi sèvis efikas nan miray 3.0 mm (akselerasyon tanperati) se sou 12 mwa as compared to 17 mwa espere pa isothermal kowozyon pousantaj. Anplis de sa, konsantrasyon HF ogmante tou pre sifas djenn akòz evaporasyon dlo nan kouch fwontyè cho a. Pou yon miray 1.0mm ak yon tanperati sifas 54 degre konsantrasyon lokal HF nan sifas metal la se apeprè 6%. Konsantrasyon HF lokal la apwoche 8-9% pou yon miray 3.0 mm nan 62 degre plis entansifye atak la. Bouk fidbak sa a rezilta nan yon pèfòmans relativman pi ba nan aparèy chofaj Titàn ki gen miray epè pase sa ta dwe prevwa pa sinetik lineyè.

Sentèz komès la-koupe: Poukisa pa gen okenn epesè mi pratik travay
Done korozyon nan Klas 2 Titàn nan solisyon HF-HNO₃ (5% HF + 15% HNO₃) nan 50 degre, korije pou efè tanperati akòz chofaj sifas nan yon dansite pouvwa 2.5 W/cm², yo prezante nan matris sa a.

Epesè miray nominale (mm) Tanperati Sifas deyò (degre nan 2.5 W/cm 2 ) To Kowozyon aktyèl (mm/ane, ki gen ladan akselerasyon tanperati) Tan nan Perforation (mwa) Pratik pou fabrikasyon aparèy chofaj?
0.9 mm 53 degre 4.0 mm/ane 2.7 mwa Wi, men kraze byen vit.
1.2 mm 54 degre 4.2 mm/an 3.4 mwa Wi, lavi pa akseptab.
1.6 mm 56 degre 4.8 mm/ane 4.0 mwa Wi, ti tay benefis.
2.0 mm 58 degre 5.5 mm/ane 4.4 mwa Wi, toujou<6 months.
2.5 mm 61 degre 7.0 mm/an 4.3 mwa Posib men koute chè; akselerasyon tanperati konpanse epesè genyen.
3.0 mm 63 degre 8.5 mm/ane 4.2 mwa Difisil pou fè, amelyorasyon minimòm pi wo pase 2.0 mm
5.0 mm 72 degre 16 mm/an 3.8 mwa Pa ka soude oswa koube. Lavi pi mal pase miray mens.
Done yo montre yon rezilta kritik ak kont -entwisyon: akòz akselerasyon tanperati a, ogmante epesè miray pi lwen pase 2.0 mm pa ofri okenn amelyorasyon lavi sèvis, ak pi wo a 3.0 mm lavi a aktyèlman diminye kòm sifas la pi cho akselere korozyon pi vit pase materyèl adisyonèl la bay alokasyon. Pa gen okenn epesè miray reyalis Titàn pral siviv menm 6 mwa sèvis nan 5% HF + 15% HNO3 nan 50oC.

Jeni pi lwen pase miray la: Kouch pwoteksyon ak altènatif
Because titanium is essentially incompatible with HF-HNO3 combinations regardless of wall thickness, the only realistic options are to shield the titanium surface or to replace the titanium altogether. There are three known methods. First, fluoropolymer coatings (PTFE, PFA or ETFE) of 100–200 µm thickness offer total chemical isolation from the acid combination. PTFE resists all concentrations of HF and HNO3 to 200C. A coated titanium heater with 1.2 mm wall results in >5 ane nan sèvis paske li se kouch la epi li pa Titàn ki rankontre asid la. Kouch la dwe san pinhole, aplike pa espre elektwostatik oswa chalè-tib retresi epi teste ak yon tèsteur etensèl. Pri chalè a gwo (konduktivite kouch ≈0.25 W / m · K kontribye sou 5 degre nan tanperati sifas nan 2.5 W / cm2), men tolerab konsidere ekstansyon lavi a gwo. Dezyèmman, rezistans chimik yo bay carbure Silisyòm (SiC) oswa djenn kwatz alantou yon aparèy chofaj Titàn. Materyèl sa yo inaktif pou HF-HNO_{3} men yo frajil epi yo mande pou yo manyen yo avèk prekosyon. Twazyèmman, yon aparèy chofaj tantal oswa tantal-rekouvèr bay rezistans korozyon nan HF-HNO 3 ak pousantaj korozyon mwens pase 0.05 mm / ane. Tantal jenere yon kouch Ta2O5 dirab ki rezistan a HF jiska konsantrasyon modere. Sepandan, Tantal se 8-10 fwa pi chè pase Titàn ak pi lou. PTFE kouvwi Titàn se pi gwo pri -solisyon pèfòmans pou majorite nan operasyon marinated asye pur.

Konklizyon: epesè miray pa enpòtan, kouch pwoteksyon obligatwa
Pou tib chofaj elektrik Titàn chofaj yon melanj de asid fluoridrik ak nitrique pou marinated asye pur, nenpòt epesè miray pa adekwa san yon kouch pwoteksyon, kòm Titàn korode lineyè nan solisyon HF-ki gen nan pousantaj 4-8 mm pa ane ak akselerasyon tanperati soti nan mi pi epè anile nenpòt benefis jewometrik. Menm epesè miray Titàn nan 5 mm oswa mwens pa ase pou siviv 6 mwa nan 5% HF + 15% HNO3 nan 50 degre. Repons jeni an se pa mande pou yon djenn Titàn pi epè, men ajoute yon kouch fluoropolymer 100-200 µm epè (PTFE, PFA oswa ETFE) sou yon miray konvansyonèl 1.2-1.5 mm Titàn. Kouch la izole Titàn soti nan asid epi li dire plis pase 5 ane. Oswa chwazi tantal oswa silisyòm carbure djenn. Spesifikasyon enpòtan an pou aparèy chofaj pou liy marinated asye pur se pa epesè miray men yon sètifye, pinhole gratis fluoropolymer kouch ak sètifikasyon tès etensèl. Demann pou yon miray pi epè Titàn san yon kouch sijere yon enkonpreyansyon nan mekanis korozyon an epi li pral lakòz echèk twò bonè kèlkeswa epesè miray yo bay la. "Bay konsantrasyon HF ak tanperati opere nan manifakti a. "Mande dokiman sou entegrite kouch anvan enstalasyon.