50 डिग्री पर 5% सोडियम पर्सल्फेट घोल में टाइटेनियम विसर्जन हीटर के लिए, पर्सल्फेट आयन एक मजबूत ऑक्सीडाइज़र होने के बावजूद टाइटेनियम को निष्क्रिय क्यों नहीं करता है, और इसके बजाय ट्रांसपेसिव विघटन का कारण बनता है?

सोडियम परसल्फेट (Na₂S₂O₈) एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जिसमें S₂O₈²⁻/SO₄²⁻ के लिए मानक कमी क्षमता 2.01 V है, जो नाइट्रिक एसिड से अधिक है। टाइटेनियम के मामले में, परसल्फेट लगातार निष्क्रियता के बजाय ट्रांसपेसिव विघटन को प्रेरित करता है। 50 डिग्री सेल्सियस पर, मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता टाइटेनियम की सतह को पारंपरिक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड बनाम 1.8 वी से ऊपर ट्रांसपेसिव क्षेत्र में ले जाती है, जहां निष्क्रिय परत टूट जाती है और टाइटेनियम 0.2-0.5 मिमी प्रति वर्ष की दर से Ti 4 + के रूप में घुल जाता है। ट्रांसपेसिव विघटन एक समान है, गड्ढा नहीं। लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए संक्षारण दर बहुत अधिक है।

पर्सल्फेट द्वारा प्रेरित ट्रांसपेसिव विघटन का तंत्र

टाइटेनियम का एक स्थिर निष्क्रिय क्षेत्र लगभग 0 V और 1.8 V के बीच होता है। 1.8 V से ऊपर की क्षमता पर TiO2 फिल्म घुलनशील Ti 4 + प्रजातियों में ऑक्सीकृत हो जाती है: TiO 2 + 2H2O → Ti {{8}OH - + 2e - . परसल्फेट में टाइटेनियम की संयुक्त क्षमता, एक बहुत मजबूत ऑक्सीडेंट, 1.7-2.0V है। इस रेंज में ट्रांसपेसिव विघटन धारा बड़ी होती है। संक्षारण एक समान है क्योंकि पूरी सतह ट्रांसपेसिव क्षेत्र में है। कोई स्थानीयकृत विच्छेदन नहीं होता है फिर भी फिल्म का लगातार विघटन होता रहता है।

परसल्फेट सांद्रता के एक कार्य के रूप में मात्रात्मक संक्षारण दर

ग्रेड 2 टाइटेनियम के मामले में, 500 घंटे के लिए 50 डिग्री पर सोडियम परसल्फेट में नियंत्रित परीक्षण के तहत निम्नलिखित स्थापित किया गया है। 0% परसल्फेट (बेसलाइन) पर संक्षारण दर 0.005–0.010 मिमी/वर्ष है, सतह की क्षमता 0.2-0.5 V है और तंत्र निष्क्रिय है . 1% परसल्फेट 0.05-0.12 मिमी/वर्ष 1.2-1.5 V मिश्रित 3% परसल्फेट दर 0.12-0.25 मिमी/वर्ष संभावित 1.5-1.7 वी तंत्र ट्रांसपेसिव दीक्षा 5% परसल्फेट पर, दर 0.20-0.40 मिमी/वर्ष है, क्षमता 1.7-1.9 वी है, और तंत्र ट्रांसपेसिव है। 10% परसल्फेट पर दर 0.35-0.60 मिमी/वर्ष है, क्षमता 1.8-2.0 वी है और तंत्र गंभीर ट्रांसपेसिव है।

पारगमन संक्रमण पर तापमान का प्रभाव

उच्च तापमान पर ट्रांसपेसिव क्षेत्र कम क्षमता में स्थानांतरित हो जाता है। संक्षारण दर ट्रांसपेसिव है और 25 डिग्री और 5% परसल्फेट पर 0.10-0.20 मिमी/वर्ष है। यह 40 डिग्री पर प्रति वर्ष 0.15-0.30 मिमी बढ़ता है। 50 डिग्री पर दर 0.20-0.40 मिमी/वर्ष है। 60 डिग्री पर दर 0.30-0.60 मिमी प्रति वर्ष है। यह दर 70 डिग्री से ऊपर 0.50 मिमी/वर्ष से अधिक है। तापमान जितना अधिक होगा ट्रांसपेसिव विघटन उतना ही गंभीर होगा।
**परसल्फेट सेवा में सामग्री चयन के लिए मार्गदर्शिका

निम्नलिखित तालिका सांद्रता और तापमान के अनुसार सोडियम परसल्फेट के घोल को गर्म करने की सिफारिशें देती है।

परसल्फेट सांद्रता (%) तापमान (डिग्री) ग्रेड 2 संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) ग्रेड 7 अनुशंसित सामग्री<1 50 0.05–0.10 0.03–0.06 Grade 7 with thick wall 1–3 40 0.08–0.15 0.05–0.10 PTFE-coated titanium 1–3 50 0.12–0.25Not recommended for titanium 3–5 30 0.10–0.20 0.06–0.12 Tantalum or PTFE >5 Any >0.20 >0.12 टैंटलम या पीटीएफई
टाइटेनियम और परे इंजीनियरिंग विकल्प

पैलेडियम संवर्धन के कारण ग्रेड 7 की ट्रांसपेसिव घुलनशीलता दर ग्रेड 2 (30-50% की कमी) से थोड़ी कम है, हालांकि सुधार टाइटेनियम को पर्सल्फेट सेवा के लिए उपयुक्त बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है। संक्षारण भत्ता के लिए दीवार की मोटाई दी गई है। 2.0 मिमी की दीवार और 0.20 मिमी प्रति वर्ष जंग के साथ, दीवार 10 साल तक टिकेगी लेकिन यह नगण्य है। पीटीएफई लेपित टाइटेनियम हीटर महान प्रतिरोध प्रदान करते हैं और धातु को पर्सल्फेट समाधान से अलग रखते हैं। टैंटलम बहुत अधिक निष्क्रिय सीमा प्रदर्शित करता है और परसल्फेट प्रतिरोधी है। ज़िरकोनियम भी अच्छा काम करता है, लेकिन यह महंगा है।

विशिष्टता आत्मविश्वास

50 डिग्री पर 5% सोडियम परसल्फेट में टाइटेनियम विसर्जन हीटर के लिए अनुमानित संक्षारण दर 0.20-0.40 मिमी प्रति वर्ष है, जो दीर्घकालिक उपयोग के लिए बहुत अधिक है। पीटीएफई लेपित टाइटेनियम हीटर या टैंटलम हीटर का उपयोग करें। संचालन के दौरान वर्ष में एक बार हीटर की मोटाई की जाँच करें। जब दीवार की मोटाई 1.0 मिमी हो तो हीटर बदल दें। यह जानते हुए कि परसल्फेट एक ट्रांसपेसिव डिसॉल्वर है न कि पासिवेटर, इंजीनियर इस गंभीर ऑक्सीकरण वातावरण के लिए उपयुक्त सामग्री का चयन करता है।