Kuinka titaanivaippalämmittimessä, joka puhdistetaan päivittäin 10-prosenttisella fosforihapolla 80 asteessa, kuinka huuhteluveden laatu (hana vs. deionisoitu) vaikuttaa palautuskinetiikkaan ja myöhempään pisteytymiseen käytössä?

Teollisissa toiminnoissa titaanivaippalämmittimet asetetaan vuorotteleviin syövyttäviin ja pesuolosuhteisiin päivittäisellä puhdistusjaksolla käyttäen 10 % fosforihappoa 80 asteessa. Huuhteluveden laatu puhdistusjaksojen välillä on olennaista titaanipinnan repassivaatiokinetiikalle. Deionisoitu vesi, jonka resistiivisyys on > 1 MΩ·cm, mahdollistaa nopean uudelleenpassivoinnin ja vakaan passiivikalvon muodostumisen 10–30 minuutissa. Klorideja (yleensä 50–200 ppm) ja muita ioneja sisältävä vesijohtovesi hidastaa uudelleenpassivoitumista, pidentää vakaan kerroksen saavuttamiseen kuluvaa aikaa 2–6 tuntiin ja jättää pinnalle adsorboituneita klorideja, jotka toimivat pisteen muodostumisen aloituspaikoina myöhemmän käytön aikana. Valitun huuhteluveden laatu vaikuttaa suoraan lämmittimen pistetiheyteen ja käyttöikään.

Huuhteluveden vaikutusmekanismi repassivoinnin kinetiikkaan

Käsittelyn jälkeen 10 % fosforihapolla titaanipinta on aktiivisessa tai osittain passiivisessa kunnossa. Happo poistetaan huuhtelemalla, mutta se myös asettaa liuoksen kemian, jossa repassivaatio tapahtuu. Deionisoitu vesi tarjoaa puhtaan, matalan johtavuuden ympäristön passiivisen titaanikalvon tasaiselle kasvulle. Vihamielisiä ioneja ei ole läsnä ja tiheä stoikiometrinen TiO2-kerros voi muodostua. Vesijohtoveden kloridi-ionit adsorboituvat titaanin pintaan ja kilpailevat hapen kanssa adsorptiokohdista. Ja kloridit pysäyttävät passiivisen kalvon muodostumisen ja voivat jäädä oksidin alle sen muodostuessa aiheuttaen heikkoja kohtia, jotka alkavat kuolla, kun lämmitin otetaan takaisin käyttöön. Repassivaatioaika on aika, joka kuluu, jotta korroosiovirran tiheys laskee alle 1 µA/cm2 huuhtelun jälkeen.

Kvantitatiiviset uudelleenpassivointiajat ja erilaisten huuhteluveden pisteytysnopeudet

Luokan 2 titaanikuponkien kontrolloitu testaus käyttämällä päivittäistä 1 tunnin upottamista 10-prosenttiseen fosforihappoon 80 asteessa, jota seurasi 15 minuutin huuhtelu ja sitten upottaminen 3-prosenttiseen NaCl-liuokseen 60 asteessa palvelun toistamiseksi, on osoittanut seuraavan käyttäytymisen 30 jakson aikana. Repassivaatioaika deionisoidulla vedellä, jonka ominaisvastus on 18 MΩ·cm, on 10–30 minuuttia, passiivikalvon paksuus 1 tunnin kuluttua 3–5 nm, pistetiheys myöhemmässä käytössä on 0–5 kuoppaa/cm² ja maksimi kuoppasyvyys 500 tunnin jälkeen on 0–20 µm. Tätä suoritusta pidetään erinomaisena. Repassivaatioaika pehmennetyssä vesijohtovedessä (10 000 Ω·cm, 20 ppm kloridia) kasvaa 30–90 minuuttiin, kalvonpaksuus 1 tunnin kuluttua on 2–4 nm, pistetiheys 5–20 kuoppaa/cm2 ja kuopan syvyys 20–80 μm, indicating hyvä suorituskyky. normaali vesijohtovesi, 2000 ohm-cm resistiivisyys, 100 ppm kloridirepassivointiaika 1-3 tuntia kalvonpaksuus 1 tunnin kuluttua 1-3 nm pistetiheys 20-80 kuoppaa/cm2 kuopan syvyys 80-200 mm keskinkertaisesta huonoon. Kovan vesijohtoveden repassivaatioaika on 3–6 tuntia, kalvon paksuus 1–2 nm 1 tunnin kuluttua, pistetiheys > 80 kuoppaa/cm² ja kuopan syvyys > 200 µm 500 Ω·cm resistiivisellä ja 200 ppm kloridilla, mikä ei ole hyväksyttävää.

Huuhtelun keston ja lämpötilan vaikutus uudelleenpassivoinnin laatuun

Huuhtelun tehokkuus riippuu veden laadusta ja huuhtelun parametreista. 5 minuutin huuhtelu deionisoidulla vedellä johti 80-prosenttiseen uudelleenpassivoimiseen verrattuna 30 minuutin huuhteluun. 60 minuutin huuhtelu vesijohtovedellä, jossa on 100 ppm kloridia, ei vastaa 10 minuutin huuhtelua deionisoidulla vedellä repassivoinnin laadun suhteen. Huuhteluveden lämpötila on toinen tärkeä tekijä; lämmin huuhteluvesi (40 astetta) parantaa uudelleenpassivointikinetiikkaa 30–50 % verrattuna kylmään huuhteluveteen (20 astetta) sekä deionisoidulle että vesijohtovedelle. Lämmin vesijohtovesi saattaa kuitenkin saada kloridit keskittymään koko kuivausprosessin ajan, mikä huonontaa tulosta. Kaikille vesilaaduille lisäetuna on loppuhuuhtelu deionisoidulla vedellä päähuuhtelun jälkeen.

Fosforihappopuhdistusjaksot - Opas huuhteluveden laadun valintaan

Seuraavassa taulukossa on suositukset huuhteluveden laadulle päivittäisissä puhdistussykleissä 10 % fosforihapolla 80 asteessa riippuen halutusta pistesyöpymiskestävyydestä ja käyttöiästä myöhemmissä kloridi{2}}pitoisissa huoltotöissä.

Haluttu pistetiheys (kuoppia/cm2) 500 tunnin jälkeen Suurin sallittu kloridi huuhteluvedessä (ppm) Huuhteluveden vähimmäissuositusvastus (Ω·cm) Suositeltu huuhtelun kesto (minuutteja) Vaadittu loppuhuuhtelu<5 <10 >100,000 15 Kyllä (DI-suihku)
5 - 20 10 - 50 10,000 - 100,000 20 Suositeltu
20–80 50–150 1,000–10,000 30 Recommended >80 >150 <1,000 60+ Not effective Engineering Beyond Rinse Water Quality Control

Titaanilaatu vaikuttaa uudelleenpassivointikinetiikkaan. Grade 7 (palladium-stabiloitu) repassivoituu 2-3 kertaa nopeammin kuin luokka 2 minkä tahansa luokan huuhteluvedessä, mikä vähentää herkkyyttä kloridikontaminaatiolle. Seinän paksuus tarjoaa pistevaran. 2,0 mm:n seinä, jossa on kohtalainen vesijohtovesihuuhtelun aiheuttama kuoppaus, voi kestää 5–8 vuotta, mutta 1,2 mm:n seinä rikkoutuu aikaisemmin. Kuivaustekniikka huuhtelun jälkeen on tärkeä. Pakotettu kuumailmakuivaus 60 asteessa 10 minuutin ajan poistaa jäännöskosteuden välttäen kloridipitoisuuksia. Jos deionisoidun veden määrää rajoitetaan, kustannustehokas kompromissi on kaksivaiheinen huuhtelu (hanavesi ja deionisoitu vesi).

Tietojen tietojen antaminen

Käytä kaksivaiheista huuhtelua titaanivaippalämmittimelle, jota käytetään päivittäin 10 % fosforihapolla 80 asteessa ja altistetaan sitten kloridia sisältävälle ympäristölle. Ensimmäinen huuhtelu vesijohtovedellä 1 minuutin ajan, jota seuraa viimeinen huuhtelu deionisoidulla vedellä, jonka resistanssi on 18 MΩ·cm, 10 minuuttia 40 asteessa. Määritä loppuhuuhteluveden olevan alle 10 ppm klorideja. Jos deionisoitua vettä ei ole saatavilla olemassa oleviin asennuksiin, lisää ioninpoistokasetti huuhtelulinjaan tai pidennä huuhteluaikaa 60 minuuttiin pakotetulla ilmakuivauksella. Käyttöönoton aikana suoritetun huuhtelun jälkeen testikupongista mitattiin uudelleenpassivointipotentiaali. Arvo, joka on pienempi kuin -0,1 V vs. Ag/AgCl 3 % NaCl:ssa, osoittaa epätäydellistä uudelleenpassivoitumista ja vaatii pidemmän tai laadukkaamman huuhtelun. Insinööri käyttää deionisoitua pesuvettä vesijohtoveden sijaan nopeaan uudelleenpassivointiin eikä enää pistesyöpymiseen käytössä.