ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर ट्यूब में कॉपर चढ़ाने और गैल्वेनिक संक्षारण से गुजरने से पहले 80 डिग्री पर 10% सल्फामिक एसिड समाधान में अधिकतम स्वीकार्य कॉपर आयन एकाग्रता (पीपीएम) क्या है?

तांबे के आयनों (Cu 2+ ) को टाइटेनियम की सतह पर 10% सल्फामिक एसिड (H 2 NSO 3 H) में धात्विक तांबे के रूप में 80 डिग्री पर Cu {{5}e - → Cu 0 . की प्रतिक्रिया के अनुसार चढ़ाया जा सकता है। कॉपर कोटिंग की उपस्थिति टाइटेनियम के साथ एक गैल्वेनिक जोड़ी उत्पन्न करती है, जो सब्सट्रेट धातु के एनोडिक विघटन को बढ़ाती है। प्लेटिंग से बचने के लिए तांबे की मात्रा 50 पीपीएम से कम होनी चाहिए। 50 पीपीएम से ऊपर, तांबे की प्लेटें तेजी से निकलती हैं और गंभीर गैल्वेनिक क्षरण होता है। सीमा तांबे की कमी क्षमता और टाइटेनियम पर हाइड्रोजन के विकास की क्षमता से निर्धारित होती है।

कॉपर प्लेटिंग और टाइटेनियम पर गैल्वेनिक संक्षारण कैसे काम करता है

सल्फ़ामिक एसिड में, टाइटेनियम लगभग -0.1 से +0.1 V बनाम Ag/AgCl की संक्षारण क्षमता के साथ निष्क्रिय होता है। कॉपर आयनों की अपचयन क्षमता +0.34 V होती है। जब तांबे की सांद्रता एक महत्वपूर्ण सांद्रता से अधिक होती है, तो स्थानीय सांद्रता की अधिकता दूर हो जाती है और तांबा टाइटेनियम की सतह पर जमा हो जाता है। लेपित तांबा एक कैथोड है जिसमें खुला टाइटेनियम एनोड के रूप में कार्य करता है। गैल्वेनिक वर्तमान घनत्व 10-100 µA/cm2 तक पहुंच सकता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रति वर्ष 0.2-2.0 मिमी की दर से तेजी से टाइटेनियम का विघटन होता है।

Cu²⁺ सांद्रता के विरुद्ध मात्रात्मक कॉपर प्लेटिंग और गैल्वेनिक संक्षारण

Grade 2 titanium has been proven in controlled testing in 10% sulfamic at 80°C for 500 hours as follows: At 0 ppm Cu 2+ no copper plating was observed. The galvanic current is 0 µA/cm 2 and the titanium corrosion rate is 0.01-0.03 mm year-1 . Trace plating is possible at 10 ppm, galvanic current is 0 to 1 µA/cm2, and corrosion rate is 0.02 to 0.05 mm per year. Light plating is noticed at 25 ppm, galvanic current 1-5 µA/cm2 and corrosion rate 0.03-0.08 mm/year. At 50 ppm, the moderate level of plating, the galvanic current is 5–15 µA/cm² and the corrosion rate is 0.08–0.20 mm per year, the critical threshold. At 100 ppm, substantial plating is observed, the galvanic current is 15–40 µA/cm2 and the corrosion rate is 0.20–0.50 mm per year. The galvanic current is 40-100 µA/cm 2 and the corrosion rate is 0.50-1.50 mm per year. The surface is completely plated at 250 ppm. At 500 ppm, the surface is 100% copper plated and galvanic current is >100μA/cm2. संक्षारण दर 1.50-3.00 मिमी/वर्ष है।

कॉपर सहनशीलता पर सल्फामिक एसिड एकाग्रता और तापमान का प्रभाव

एसिड सांद्रता और तापमान बढ़ने के साथ तांबे की अधिकतम अनुमेय सांद्रता गिरती है। 5% सल्फ़ामिक एसिड में 80 डिग्री पर क्रिटिकल Cu 2+ स्तर 100 पीपीएम है। 10% और 80 डिग्री पर क्रिटिकल स्तर 50 पीपीएम है। 80 डिग्री और 15% पर क्रिटिकल लेवल 30 पीपीएम है। 20% और 80 डिग्री पर महत्वपूर्ण सीमा 20 पीपीएम है। 10% और 60 डिग्री पर क्रिटिकल लेवल 100 पीपीएम। 10% पर क्रिटिकल लेवल 50 पीपीएम और 100 डिग्री पर 80 डिग्री . 25 पीपीएम क्रिटिकल थ्रेशोल्ड है और 10% उच्च एसिड सांद्रता और तापमान हाइड्रोजन विकास की दर को बढ़ाते हैं और प्लेटिंग के थर्मोडायनामिक्स को प्रभावित करते हैं।

सल्फ़ामिक एसिड हीटर में कॉपर संदूषण के लिए गाइड

नीचे दी गई तालिका 80 डिग्री पर 10% सल्फामिक एसिड में ग्रेड 2 टाइटेनियम हीटर के लिए कॉपर आयनों की अधिकतम अनुमेय सांद्रता और शमन तकनीकों की सिफारिश करती है।

Cu2+ मापी गई सांद्रता (पीपीएम) कॉपर प्लेटिंग गैल्वेनिक करंट घनत्व (µA/cm2) टाइटेनियम संक्षारण दर (मिमी/वर्ष)अनुशंसित कार्रवाई<25 None 0-5 <0.08None 25–50 Light 5–15 0.05–0.12Monitor weekly 50-75 Moderate 15-30 0.12-0.25Add chelating agent .
75-100 Heavy 30-60 0.25-0.50 Replacement of solution >100 Severe >60 >0.50 तत्काल प्रतिस्थापन
कॉपर सांद्रण नियंत्रण से परे इंजीनियरिंग

कॉपर चढ़ाना के बाद टाइटेनियम का ग्रेड गैल्वेनिक जंग को प्रभावित करता है। ग्रेड 7 (पैलेडियम स्थिर) समान तांबे के जमाव के साथ ग्रेड 2 की तुलना में 2-3 गुना कम गैल्वेनिक संक्षारण दर प्रदर्शित करता है। दीवार की मोटाई संक्षारण भत्ता देती है, प्रति वर्ष 0.2 मिमी तांबे से प्रेरित संक्षारण के साथ 2.0 मिमी की दीवार 10 साल तक चलती है। कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट जैसे कि . 100 से 200 पीपीएम ईडीटीए तांबे के आयनों के साथ मिलकर चढ़ाना रोकते हैं। आयन एक्सचेंज रेजिन सल्फामिक एसिड समाधान से तांबा निकाल सकते हैं। बेंज़ोट्रायज़ोल (10 पीपीएम) जैसे तांबे के विशिष्ट अवरोधक को जोड़कर टाइटेनियम की सतह पर सोखने से चढ़ाना बाधित होता है।

एक सूचित विशिष्टता

For a Grade 2 titanium heater in 10% sulfamic acid at 80°C keep the copper ion concentration below 25 ppm to be below the plating threshold of 50 ppm for safety. Check copper levels weekly with atomic absorption spectroscopy or colorimetric test strips. If the concentration is >50 पीपीएम तांबे को 200 पीपीएम EDTA जोड़कर जटिल बनाएं या समाधान बदलें। तांबे के जमाव वाले मौजूदा हीटरों को टाइटेनियम को नुकसान पहुंचाए बिना तांबे को घोलने के लिए 50 डिग्री पर 20% नाइट्रिक एसिड से 30 मिनट तक साफ किया जा सकता है। सल्फामिक एसिड सेवा में, इंजीनियर कॉपर प्लेटिंग और गैल्वेनिक जंग से बचने के लिए महत्वपूर्ण सीमा के नीचे तांबे की सांद्रता को नियंत्रित करता है।