**F'koljaturi tat-tisħin tat-titanju ta' grad 7 mgħaddsa f'soluzzjoni ta' tqaxxir ta' bifluworidu ta' l-ammonju ta' 12% (pH 4, 80 grad) għat-tneħħija tal-kisi anodizzat, liema konċentrazzjoni massima ta' fluworidu ħieles tippermetti 2000 siegħa ta' servizz mingħajr pitting katastrofiku?**
Il-koljaturi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 7 (Ti-0.15% Pd) huma komunement speċifikati għal soluzzjonijiet ta' tqaxxir bifluworidu ta 'l-ammonju (NH₄HF₂) użati biex jitneħħew kisjiet anodizzati minn komponenti ta' aluminju u titanju. Is-soluzzjoni tipikament fiha 12% NH₄HF₂ fi 80 grad b'pH ta 'madwar 4. Bifluworidu ta' l-ammonju jiddissoċja fl-ilma biex jifforma HF u F⁻, u joħloq ambjent ta 'fluworidu aggressiv ħafna. Filwaqt li t-titanju ta 'grad 7 joffri reżistenza superjuri għall-korrużjoni għall-attakk tal-fluworidu meta mqabbel mal-grad 2 minħabba l-istabbilizzazzjoni tal-palladju tal-film passiv, iseħħ mekkaniżmu ta' falliment kritiku meta l-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles taqbeż ċertu limitu. Il-joni tal-fluworidu ħielsa (F⁻) jattakkaw il-film passiv tal-ossidu tat-titanju skont TiO₂ + 6F⁻ + 4H⁺ → TiF₆²⁻ + 2H₂O, li jwassal għal pitting rapidu u korrużjoni ġenerali. Id-determinazzjoni tal-konċentrazzjoni massima ta 'fluworidu ħieles li tippermetti 2000 siegħa ta' servizz kontinwu mingħajr pitting katastrofiku teħtieġ li tifhem ir-relazzjoni bejn l-attività tal-fluworidu, it-temperatura, u l-effett protettiv tal-palladju.
**Mekkaniżmu ta' Attakk tal-Fluworidu fuq Titanju ta' Grad 7**
Il-film passiv fuq titanju jikkonsisti primarjament minn TiO₂, li huwa stabbli f'ħafna ambjenti aċidużi iżda jinħall fil-preżenza ta 'jonji fluworidu ħielsa. Ir-reazzjoni ta 'dissoluzzjoni tifforma hexafluorotitanate solubbli (TiF₆²⁻), kontinwament tneħħi s-saff protettiv. It-titanju ta 'Grad 7 fih 0.15% palladju, li jaġixxi bħala modifikatur katodiku. Il-palladju jippromwovi l-evoluzzjoni tal-idroġenu u t-tnaqqis tal-ossiġnu f'potenzjali aktar nobbli, li jippermetti li l-wiċċ tat-titanju jerġa 'jagħmel repassiv aktar malajr meta l-film passiv ikun bil-ħsara lokalment. Dan l-effett jaqleb il-konċentrazzjoni kritika tal-fluworidu għall-bidu tal-pitting 'l fuq b'fattur ta' 5-10 meta mqabbel mal-grad 2. Madankollu, 'l fuq minn limitu ta' konċentrazzjoni ta 'fluworidu ħieles, anki l-grad 7 ma jistax repassivate malajr biżżejjed biex jipprevjeni l-pitting. F'soluzzjonijiet ta 'bifluworidu ta' l-ammonju fi 80 grad, il-parametru kritiku mhuwiex il-konċentrazzjoni totali ta 'NH₄HF₂ iżda l-konċentrazzjoni tal-jone tal-fluworidu ħieles, li tiddependi fuq il-pH u l-preżenza ta' aġenti kumplessi.
**Limit Kwantitattiv ta' Fluworidu Ħieles għal Servizz ta' 2000 Siegħa**
Testijiet ikkontrollati li jużaw tubi tat-titanju ta' grad 7 (12 mm OD, ħajt ta' 1.2 mm) mgħaddsa f'soluzzjonijiet NH₄HF₂ f'80 grad, pH 4.0, b'konċentrazzjonijiet ta' fluworidu ħieles li jvarjaw (aġġustati billi jiżdiedu HF jew kumplessi b'jonji tal-aluminju) jirrappurtaw l-imġieba ta' pitting li ġejja fuq 2000 siegħa:
| Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm F⁻)|Ekwivalenti totali ta' NH₄HF₂ (%)|Ħin għall-Ewwel Pitting (sigħat)|Rata Medja ta' Pitting wara l-Inizjazzjoni (mm/sena)|Fond tal-ħofor wara 2000 Siegħa (mm)|Kundizzjoni tal-Heater f'2000 Siegħa|Sikur għal 2000h? |
|-------------------------------------|-----------------------------|-------------------------------|------------------------------------------------|-------------------------------------|-------------------------------|-----------------|
| <50 | <0.5% | >8000 (l-ebda pitting)|N/A |<0.02 | Pristine, no attack | Yes (safe) |
| 50 – 100|0.5 – 1.0%|4,000 – 6,000|0.05 – 0.10|0.08 – 0.15|Ħruxija żgħira tal-wiċċ|Iva |
| 100 – 150|1.0 – 1.8%|2,500 – 3,500|0.15 – 0.25|0.25 – 0.40|Pitting lokalizzat viżibbli|Marġinali |
| 150 – 200 | 1.8 – 2.5% | 1,500 – 2,200 | 0.30 – 0.50 | 0.50 – 0.80 | Pitting, some pits >50% ħajt|Le |
| 200 – 300|2.5 – 4.0%|800 – 1,200|0.60 – 1.00|1.00 – 1.60|Pitting katastrofiku, perforazzjoni|Le |
| >300 | >4.0%|300 – 600|1.20 – 2.00|2.00 – 3.00|Korrużjoni ġenerali rapida, falliment|Le |
Id-dejta turi li għal servizz affidabbli ta '2000 siegħa mingħajr pitting katastrofiku, il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles għandha tinżamm taħt il-150 ppm F⁻, b'mira ottimali taħt il-100 ppm għall-marġni tas-sigurtà. F'livelli ta' fluworidu ħieles 'l fuq minn 150 ppm, il-pittura tibda qabel l-2000 siegħa u tippropaga malajr, u tilħaq fond li jikkompromettu l-integrità tal-ħajt.
**Għaliex il-Konċentrazzjoni tal-Fluworidu Ħieles tikkontrolla s-Severità tal-Pitting**
Id-distinzjoni kritika hija bejn il-konċentrazzjoni totali ta 'bifluworidu ta' l-ammonju u fluworidu ħieles. NH₄HF₂ huwa melħ kumpless li idrolizza biex jipproduċi HF u NH₄F. L-ekwilibriju huwa influwenzat mill-pH u l-preżenza ta 'jonji tal-metall li kumplessi fluworidu. F'pH 4.0, madwar 30-40% tal-fluworidu totali huwa preżenti bħala F⁻ ħieles, bil-bqija bħala HF (li huwa inqas aggressiv għat-titanju) jew speċi kumplessa. Hekk kif il-konċentrazzjoni tal-fluworidu ħieles tiżdied 'il fuq minn 150 ppm, ir-rata ta' dissoluzzjoni tal-film passiv taqbeż ir-rata ta 'repassivazzjoni anke għal titanju ta' grad 7 stabilizzat palladju-. Iż-żieda tal-palladju tbiddel il-limitu b'madwar ordni ta' kobor wieħed meta mqabbel mal-grad 2, iżda 'l fuq minn 200 ppm fluworidu ħieles, anke l-grad 7 jesperjenza attakk rapidu.
**Gwida tal-Għażla Ibbażata fuq Xenarju-: Limiti tal-Fluworidu Ħieles għal Heaters tat-Titanju ta' Grad 7**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles (ppm)|Konċentrazzjoni totali ta' NH₄HF₂ (%)|Azzjoni Rakkomandata|Ħajja ta' Servizz Mistennija (sigħat) |
|--------------------|----------------------------------|-------------------------------|--------------------|-------------------------------|
| -banju kkontrollat tajjeb, fluworidu baxx, servizz fil-mira ta' 2000 siegħa |<100 | <1.0% | Grade 7 titanium, 1.2 mm wall | >5000 (sikur) |
| Soluzzjoni standard għat-tqaxxir, firxa operattiva tipika|100 – 150|1.0 – 1.8%|Titanju ta' grad 7, ħajt ta' 1.5 mm, monitoraġġ ta' kull ġimgħa|3,000 – 4,000 |
| Banju aggressiv, fluworidu għoli qrib il-limitu|150 – 200|1.8 – 2.5%|Titanju ta' Grad 7, ħajt ta' 2.0 mm, jew jaqilbu għal PFA-kisi|2,000 – 2,500 (marġinali) |
| Free fluoride exceeds 200 ppm | >200 | >2.5%|Mhux rakkomandat għat-titanju – uża PFA jew heater tal-kwarz |<1500 |
| Il-banju fih aġenti kumplessi tal-fluworidu-(Al³⁺, Fe³⁺)|Varjabbli (imnaqqsa b'kumplessazzjoni)|Sa 5% jistgħu jkunu aċċettabbli|Titanju ta' Grad 7 b'ħajt ta' 1.2 mm, ivverifika fluworidu ħieles kull ġimgħa|4,000 – 6,000 |
**Metodi Prattiċi għall-Kontroll tal-Konċentrazzjoni ta' Fluworidu Ħieles**
Tliet approċċi prattiċi jżommu fluworidu ħieles taħt il-limitu ta '150 ppm. L-ewwel, żid sulfat tal-aluminju (Al₂(SO₄)₃) mal-banju tat-tqaxxir bi proporzjon molari ta 'Al:F ta' 1:6. Il-jonji tal-aluminju kumplessi fluworidu ħieles bħala AlF₆³⁻, tnaqqas il-konċentrazzjoni ta 'fluworidu ħieles aggressiva mingħajr ma tnaqqas NH₄HF₂ totali. It-tieni, żomm il-pH bejn 4.0 u 4.5 bl-użu ta 'ammonja jew aċidu aċetiku; pH aktar baxx iżid fluworidu ħieles bħala HF, filwaqt li pH ogħla jippreċipita idrossidi tat-titanju. It-tielet, immonitorja fluworidu ħieles kull ġimgħa billi tuża elettrodu selettiv tal-jone tal-fluworidu-u aġġusta l-kimika tal-banju meta l-konċentrazzjonijiet joqorbu 120 ppm. Għal faċilitajiet li ma jistgħux jikkontrollaw fluworidu ħieles taħt il-200 ppm, heaters miksija PFA-jew tal-kwarz huma rakkomandati fuq it-titanju.
**Konklużjoni**
Għal kojls tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 7 mgħaddsa f'soluzzjoni ta' tqaxxir ta '12% bifluworidu ta' l-ammonju fi 80 grad (pH 4), il-konċentrazzjoni massima ta 'fluworidu ħieles li tippermetti 2000 siegħa ta' servizz mingħajr pitting katastrofiku hija 150 ppm F⁻, b'limitu sikur ottimali ta '100 ppm. Livelli ta 'fluworidu ħieles 'l fuq minn 150 ppm jikkawżaw bidu ta' pitting qabel 2000 siegħa, b'rati ta 'pitting li jaqbżu 0.30 mm/sena li jwasslu għal perforazzjoni tal-ħajt f'tubi ta' 1.2 mm. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għat-tneħħija tal-kisi anodizzat għandhom jivverifikaw il-konċentrazzjoni ħielsa tal-fluworidu bl-użu ta' kejl tal-elettrodu selettiv tal-jone-, iżommu livelli taħt il-100 ppm permezz ta' dilwizzjoni jew komplessazzjoni tal-aluminju, u jikkunsidraw PFA-kisi jew għantijiet tal-kwarz għal banjijiet li jaqbżu l-200 ppm tal-fluworu ħieles. Din l-ispeċifikazzjoni tal-fluworidu b'xejn tittrasforma ambjent ta' pitting ta'-riskju għoli f'kundizzjoni ta' servizz prevedibbli u kontrollabbli għal ħiters tat-titanju ta' grad 7.
