टाइटेनियम हीटर की सतह पर एक एकल गहरी खरोंच (0.1 मिमी) ब्रोमाइड मीडिया में पिटिंग न्यूक्लियेशन के लिए एक अधिमान्य साइट के रूप में कैसे कार्य करती है?
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स्थापना से पहले सतह के नुकसान के लिए टाइटेनियम इमर्शन हीटर की जांच करने वाला एक प्रोसेस इंजीनियर यह तय कर सकता है कि 1.5 मिमी की दीवार मोटाई की तुलना में 0.1 मिमी की गहराई के साथ एक भी गहरी खरोंच का कोई परिणाम नहीं है। हालाँकि, ऐसी खरोंच ब्रोमाइड युक्त मीडिया (उदाहरण के लिए पोटेशियम ब्रोमाइड समाधान, ब्रोमाइड पूरा करने वाले तरल पदार्थ या ब्रोमिनेटेड अग्निरोधी रसायन) में न्यूक्लियेशन को खड़ा करने के लिए एक अनुकूल स्थान है। खरोंच ठंडी धातु, अवशिष्ट तन्य तनाव और टूटी हुई निष्क्रिय फिल्म का एक सीमित क्षेत्र पेश करती है। ब्रोमाइड आयन (Br−) क्लोराइड आयनों की तुलना में बड़े और अधिक ध्रुवीकरण योग्य होते हैं और टाइटेनियम सतहों पर मजबूती से चिपकते हैं और दोष स्थलों पर निष्क्रिय फिल्म को तोड़ सकते हैं। एक बार जब कोई गड्ढा खरोंच पर शुरू हो जाता है, तो आसपास की निष्क्रिय सतह (कैथोड) की तुलना में गड्ढे के तल (एनोड) पर उच्च वर्तमान घनत्व के कारण तेजी से प्रवेश होता है। उच्च तापमान पर ब्रोमाइड के घोल में बिना खरोंच वाली सतह की तुलना में 0.1 मिमी की खरोंच गड्ढे में छेद होने के समय को 5-20 गुना कम कर देती है।
खरोंचों द्वारा ब्रोमाइड घोल में गड्ढे बनाने की क्रियाविधि
टाइटेनियम पर TiO₂ की निष्क्रिय फिल्म आमतौर पर 2-7 एनएम मोटी होती है। यह निष्क्रिय फिल्म 0.1 मिमी गहरी खरोंच से पूरी तरह से अलग हो जाती है और अंतर्निहित धातु को विकृत कर देती है। खरोंच वाले क्षेत्र की तीन विशेषताएं हैं जो गड्ढे बनाने में सहायक होती हैं। सबसे पहले, खरोंच के तल पर खुला टाइटेनियम आसपास की निष्क्रिय फिल्म (संभावित ~ +0.1 वी बनाम एससीई) के सापेक्ष इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सक्रिय (संभावित ~ −0.6 वी बनाम एससीई) है, जो एक गैल्वेनिक सेल उत्पन्न करता है। दूसरा, ठंडी - काम वाली धातु में अव्यवस्था घनत्व और अनाज सीमा मात्रा अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि ब्रोमाइड सोखने के लिए अधिक साइटें हैं। तीसरा, खरोंच का आकार एक स्थानीय दरार प्रदान करता है जिसमें ब्रोमाइड आयन केंद्रित हो सकते हैं।
ब्रोमाइड आयन टाइटेनियम के लिए क्लोराइड की तुलना में अधिक आक्रामक पिटिंग एजेंट हैं क्योंकि उनके अधिक आयनिक त्रिज्या (Br⁻ के लिए 1.96 Å बनाम . 1.81 Å Cl⁻ के लिए) है जो TiO₂ जाली में खामियों के माध्यम से तेजी से प्रवेश की अनुमति देता है। ब्रोमाइड समाधानों में टाइटेनियम की महत्वपूर्ण पिटिंग क्षमता (ईबी) समान सांद्रता और तापमान के क्लोराइड समाधानों की तुलना में 0.2-0.5 V कम है।
गड्ढे की शुरुआत के समय पर खरोंच की गहराई के प्रभाव की मात्रा का निर्धारण
स्क्रैच की गहराई (मिमी) स्क्रैच की चौड़ाई (मिमी) 1 एम केबीआर में 80 डिग्री पर गड्ढे की शुरुआत का समय (घंटे) छिद्रण का समय (घंटे) (1.5 मिमी दीवार) बिना खरोंच की तुलना में कटौती कारक
कोई नहीं (पॉलिश की गई सतह) - 500–1,000 2,000–4,000 1.0× (आधार रेखा)
0.02 (प्रकाश चिह्न) 0.1 200-400 1,000-2, 000 2x 0.05 (दृश्यमान खरोंच) {{5}x 0.10 (गहरा खरोंच) 0.3 30-60 200-400 8x 0.15 (गौज) 0.5 10-20 80-150 20x 0.20 (धातु में निष्क्रिय परत के माध्यम से) 0.5 5-10 40-80 40x
0.1 मिमी गहरी एक खरोंच गड्ढे की शुरुआत के समय को 500-1,000 घंटे से घटाकर 30-60 घंटे कर देती है {{6}10-15 गुना कम कर देती है {{9} और 80 डिग्री पर 1 एम केबीआर में छिद्रण तक का कुल समय 2,000-4,000 घंटे से घटाकर 200-400 घंटे कर देती है।
ब्रोमाइड मीडिया स्क्रैच टॉलरेंस के लिए एक परिदृश्य-आधारित मार्गदर्शिका
ब्रोमाइड सेवा शर्तें खरोंच गहराई सहनशीलता खरोंच पाए जाने पर क्या करें। खरोंच बनाम बिना अपेक्षित जीवन।
पतला ब्रोमाइड (<0.1 M KBr) 40°C < 0.1 mmMonitor, no action needed 50% cut (OK still)
ब्रोमाइड, पतला 60 डिग्री <0.05 मिमी यदि > 0.05 मिमी 70% कमी है तो खरोंच को पॉलिश करें
सांद्रित ब्रोमाइड (1 एम केबीआर), 50 डिग्री 0.03 मिमी सेवा से बाहर निकालें। पुनः लिखें या सुधारें। 80% की कमी।
सांद्रित ब्रोमाइड (केबीआर 1 एम), 80 डिग्री कोई नहीं (कोई भी खरोंच गड्ढे को तेज कर देता है) हीटर को अस्वीकार करें। स्क्रैच मुक्त इकाई से बदलें। 90% कमी (हफ़्तों के भीतर विफल)
क्लोराइड + ब्रोमाइड कॉम्बो (सबसे खराब स्थिति) कोई भी अनिवार्य स्क्रैच मुक्त नहीं। इलेक्ट्रोपॉलिश सतह की आवश्यकता है। 95 प्रतिशत कटौती
कमरे के तापमान पर ब्रोमाइड भंडारण <0.2 मिमी मामूली खरोंच ठीक 30% कमी (अभी भी कई साल का जीवन)
ब्रोमाइड सेवा में खरोंच वाले टाइटेनियम हीटर के लिए इंजीनियरिंग समाधान
ऐसे मामलों में जब लागत या उपलब्धता के कारण ब्रोमाइड मीडिया में उपयोग के लिए स्क्रैच टाइटेनियम हीटर की आवश्यकता होती है, तो गड्ढे की संभावना को कम करने के लिए कई उपाय उपलब्ध होते हैं। खरोंच को हटाने के लिए स्थानीय पॉलिशिंग सबसे अच्छा उपाय है। खरोंच को महीन अपघर्षक कागज (600-1200 ग्रिट) से पॉलिश किया जाता है जो ठंडी परत को हटा देता है और एक निष्क्रिय सतह को पुनर्स्थापित करता है। पॉलिश करने के बाद क्षेत्र को 30 मिनट के लिए 50 डिग्री पर 20% नाइट्रिक एसिड में डुबो कर पुनः निष्क्रिय किया जाना चाहिए। दूसरा शमन कैथोडिक सुरक्षा (सीपी) है। टाइटेनियम हीटर की सतह क्षमता (बलि जस्ता एनोड या बाहरी ऊर्जा स्रोत के साथ) को -0.8 वी बनाम एससीई की क्षमता लागू करके पिटिंग क्षमता से नीचे स्थानांतरित किया जा सकता है, जो खरोंच साइटों में भी ब्रोमाइड द्वारा टूटने को रोकता है। तीसरा शमन ब्रोमाइड समाधान में एक ऑक्सीकरण एजेंट (उदाहरण के लिए . 100 पीपीएम Fe 3+ या 50 पीपीएम हाइड्रोजन पेरोक्साइड) जोड़ना है जो खुले सर्किट क्षमता को निष्क्रिय क्षेत्र में स्थानांतरित करता है और खरोंच के पुन: पारित होने की सुविधा प्रदान करता है।
निष्कर्ष: 0.1 मिमी की खरोंच ब्रोमाइड मीडिया में गड्ढे के जीवन को 8-10 गुना कम कर देती है।
टाइटेनियम हीटर की सतह पर 0.1 मिमी की एक गहरी खरोंच ब्रोमाइड युक्त मीडिया में न्यूक्लियेशन को खड़ा करने के लिए एक तरजीही साइट के रूप में कार्य करती है क्योंकि खरोंच निष्क्रिय फिल्म को हटा देती है, आसपास की निष्क्रिय सतह के साथ एक गैल्वेनिक सेल बनाती है और ब्रोमाइड आयन एकाग्रता के लिए एक दरार प्रदान करती है। सांद्रित ब्रोमाइड घोल (1 एम केबीआर, 80 डिग्री) में उच्च तापमान पर 0.1 मिमी की खरोंच गड्ढे में छेद होने की अवधि को 2000 से घटाकर 200-400 घंटे कर देती है, जो कि 8-10 गुना है। महत्वपूर्ण ब्रोमाइड कर्तव्य के लिए, 0.05 मिमी से अधिक गहरी किसी भी खरोंच को हीटर के लिए अस्वीकार कर दिया जाना चाहिए या दोबारा पॉलिश किया जाना चाहिए। ब्रोमाइड युक्त किसी भी अनुप्रयोग में अपेक्षित पिटिंग प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए, एक टाइटेनियम हीटर को इलेक्ट्रोपॉलिश सतह फिनिश (जो उथले खरोंच को हटा देता है) और स्थापना के दौरान खरोंच से बचने के लिए हैंडलिंग निर्देशों के साथ ऑर्डर किया जाना चाहिए।
