रंगद्रव्य उत्पादन के लिए (क्लोराइड प्रक्रिया के माध्यम से TiO₂) फेरिक क्लोराइड समाधान (25%) को 70 डिग्री पर गर्म करना, कौन सा टाइटेनियम मिश्र धातु ठोस TiO₂ कणों से घर्षण -संक्षारण का प्रतिरोध करता है?

टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) वर्णक के संश्लेषण के लिए क्लोराइड प्रक्रिया क्लोरीनीकरण एजेंट के रूप में 70 डिग्री पर 25% फेरिक क्लोराइड (FeCl3) समाधान का उपयोग करती है। घोल में निलंबित TiO2 कण (1-10 ​​µm व्यास) होते हैं जो बहुत अपघर्षक होते हैं। इस घोल में डूबी हीटिंग ट्यूब एक साथ घर्षण (ठोस कणों द्वारा सामग्री को यांत्रिक रूप से हटाना) और संक्षारण (उजागर धातु का विद्युत रासायनिक विघटन) के संपर्क में आती हैं। इस तालमेल के कारण घर्षण से होने वाली क्षति की दर अकेले किसी भी तंत्र की तुलना में काफी अधिक हो जाती है। अध्ययन TiO 2-युक्त फेरिक क्लोराइड में टाइटेनियम ग्रेड (2, 7, 12 और 24) के घर्षण-संक्षारण प्रतिरोध का मूल्यांकन करता है और इस सेवा के लिए इष्टतम मिश्र धातु को परिभाषित करता है।

घर्षण संक्षारण तंत्र
टाइटेनियम पर, कणों के साथ संक्षारक घोल में कणों के प्रभाव से निष्क्रिय सुरक्षात्मक कोटिंग लगातार नष्ट हो जाती है। आक्रामक FeCl3 समाधान ताजा नंगे टाइटेनियम को उजागर करता है जो तेजी से संक्षारित होता है और फिर पुन: निष्क्रिय हो जाता है, केवल अगले कण प्रभाव से नई फिल्म को हटा दिया जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए तालमेल कारक (कुल घिसाव/शुद्ध घर्षण और शुद्ध संक्षारण का योग) 2 और 10 के बीच है।

महत्वपूर्ण पैरामीटर: कण कठोरता (TiO2 कठोर है, MOHS 6-7) कण आकार (कोणीय कण अधिक अपघर्षक होते हैं) वेग (उच्च वेग प्रभाव ऊर्जा को बढ़ाता है) प्रभाव का कोण (सामान्य प्रभाव देखने की तुलना में अधिक नुकसान पहुंचाते हैं)

तुलनात्मक परीक्षण
कताई डिस्क के साथ घोल क्षरण {{0}संक्षारण नियंत्रित परीक्षण (रैखिक वेग 2 मीटर/सेकंड, TiO2 कण 10 wt%, FeCl 3 25%, 70 डिग्री, 100 घंटे):

ग्रेड 2 (व्यावसायिक रूप से शुद्ध): निष्क्रिय फिल्म को तुरंत हटा दिया गया। घर्षण पर संक्षारण दर 0.8-1.2 मिमी/वर्ष। सतह पर गहरी खाइयाँ और गड्ढे। 100 घंटे के बाद वजन में कमी 0.1 मिमी के प्रवेश के बराबर होती है। ग्रेड 2 काम नहीं करता.

ग्रेड 7 (टीआई-0.15पीडी): पैलेडियम कैथोडिक संशोधन का उत्पादन करता है जो संक्षारण प्रतिरोध में मामूली सुधार करता है लेकिन कठोरता में वृद्धि नहीं करता है। घर्षण-क्षरण की दर 0.5-0.9 मिमी/वर्ष है। यह द्वितीय श्रेणी से अधिक है, लेकिन फिर भी उच्च है। सॉफ्ट मैट्रिक्स (~180 एचवी कठोरता) आसानी से खराब हो जाता है।

ग्रेड 12 ( Ti-0.3Mo-0.8Ni) मोलिब्डेनम और निकल द्वारा कठोरता को लगभग 200-220 HV तक बढ़ाया जाता है। घर्षण-क्षरण की दर 0.3-0.6 मिमी प्रति वर्ष है। मध्यम सेवा के लिए अच्छा है लेकिन सर्वोत्तम नहीं। बेहतर प्रदर्शन कठोर सतह के कारण नहीं बल्कि संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि के कारण है।

ग्रेड 24 (Ti-6Al-4V-0.1Ru): 320-360 HV (एनील्ड) की कठोरता के साथ अल्फा-बीटा मिश्र धातु, 380-400 HV तक ताप-उपचार योग्य। रूथेनियम (0.1%) ग्रेड 7 के समान संक्षारण प्रतिरोध देता है। घर्षण-संक्षारण की दर: 0.08-0.15 मिमी/वर्ष, ग्रेड 2 से 5-10 गुना बेहतर। कठोर सतह कण प्रभाव का प्रतिरोध करती है और इसलिए निष्क्रिय फिल्म को लंबे समय तक बनाए रखती है। 100 घंटों के बाद केवल सतही खरोंच देखी गई, कोई खरोंच नहीं।

एक महत्वपूर्ण पैरामीटर के रूप में कठोरता
टाइटेनियम ग्रेड कठोरता (एचवी, एनील्ड) घर्षण - संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) सापेक्ष जीवन कारक लागत कारक
ग्रेड 2 150-180 0.8-1.2 1x 1.0x
ग्रेड 7 150-180 0.5-0.9 1.3-1.6x 1.4x ग्रेड 12 200-220 0.3-0.6 2-3x 1.3x
ग्रेड 24 (एनील्ड) 320-360 0.08-0.15 6-12x 2.0-2.5x
ग्रेड 24 (आयु वर्ग) 380-400 0.05-0.10 10-15 गुना 2.2-2.8 गुना
हेस्टेलॉय सी-276 (संदर्भ के लिए) 250-300 0.08-0.12 ग्रेड 24 3.5-4.0x के समान
TiO2 स्लरी हीटर के लिए एप्लिकेशन मैट्रिक्स
सेवा स्थिति कण/सेमी3 कण आकार प्रवाह वेग अनुशंसित टाइटेनियम मिश्र धातु अपेक्षित जीवन (1.65 मिमी दीवार)
कम ठोस, कम वेग<5 wt% <5 µm <1 m/sec Grade 12 3-5 years
विशिष्ट मध्यम ठोस 5-15 wt %5-15 µm 1-2 m/s ग्रेड 24 (एनील्ड) 5-8 वर्ष पुराना
उच्च ठोस 15-25 wt% 10-50 µm 2-3 मीटर/सेकंड ग्रेड 24 (वृद्ध) 4-6 वर्ष
Any service with big angular particles >50 µm 3 m/s ग्रेड 24 मोटी दीवार के साथ (2.5 मिमी) 5-7 वर्ष
Severe service (reboiler, high turbidity)Any Any >3 एम/एस ग्रेड 24 या हास्टेलॉय सी-276 डिज़ाइन निर्दिष्ट
व्यवहारिक निहितार्थ
ग्रेड 24 टाइटेनियम (Ti-6Al-4V-0.1Ru) 70 डिग्री पर निलंबित TiO₂ कणों के साथ फेरिक क्लोराइड (25%) को गर्म करके पिगमेंट के उत्पादन में घर्षण और संक्षारण दोनों के लिए सबसे अच्छा प्रतिरोध प्रदान करता है। इसकी उच्च कठोरता (320-400 एचवी) कण प्रभाव को रोकती है, जबकि रूथेनियम इसे ग्रेड 7 के बराबर संक्षारण प्रतिरोध देता है। 1.65 मिमी दीवार के साथ अपेक्षित जीवन ग्रेड 2 की तुलना में 5-8 साल -6-12 गुना अधिक है। ग्रेड 12 कम वेग या कम ठोस सेवा के लिए पर्याप्त है लेकिन सामान्य परिस्थितियों में समय से पहले विफल हो जाएगा। इस वातावरण ग्रेड 2 और ग्रेड 7 में कोई कण सेवा का सुझाव नहीं दिया गया है। ग्रेड 24 के लिए, कठोरता विनिर्देशों के अनुसार आवश्यकतानुसार एनील्ड या पुरानी स्थिति का ऑर्डर करें। एक नई स्थापना के लिए, अतिरिक्त सुरक्षा मार्जिन के लिए 2.0 मिमी दीवार के साथ ग्रेड 24 ट्यूबों पर विचार करें . - मोड़ और इनलेट ज़ोन पर एक वार्षिक अल्ट्रासोनिक मोटाई निगरानी कार्यक्रम स्थापित करें जहां कण प्रभाव सबसे गंभीर है। यदि आपके पास ग्रेड 2 या ग्रेड 12 हीटर है जो जल्दी खराब हो जाता है, तो अगले प्रतिस्थापन के समय ग्रेड 24 में अपग्रेड करने पर विचार करें। ग्रेड 24 की बढ़ी हुई लागत (ग्रेड 2 से 2-2.5 गुना अधिक) की भरपाई अधिक सेवा जीवन और कम हीटर प्रतिस्थापन डाउन टाइम द्वारा की जाती है।