ما هو الحد الأقصى المسموح به لتركيز أيون النحاس (جزء في المليون) في محلول حمض السلفاميك بنسبة 10% عند 80 درجة قبل أن يبدأ أنبوب سخان التيتانيوم من الدرجة الثانية في طلاء النحاس والتعرض للتآكل الجلفاني؟
ترك رسالة
يمكن طلاء أيونات النحاس (Cu 2+ ) على سطح التيتانيوم على شكل نحاس معدني في 10% حمض السلفاميك (H 2 NSO 3 H) عند 80 درجة وفقًا للتفاعل Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . وجود طلاء النحاس يولد زوجًا كلفانيًا مع التيتانيوم، مما يزيد من الذوبان الأنودي لمعدن الركيزة. لتجنب الطلاء، يجب أن يكون محتوى النحاس أقل من 50 جزء في المليون. أعلى من 50 جزء في المليون، تخرج الصفائح النحاسية بسرعة ويحدث تآكل كلفاني خطير. يتم تحديد العتبة من خلال إمكانية التخفيض لتطور النحاس والهيدروجين الزائد على التيتانيوم.
كيف يعمل طلاء النحاس والتآكل الجلفاني على التيتانيوم
في حمض السلفاميك، يكون التيتانيوم خاملًا مع إمكانية تآكل تبلغ حوالي -0.1 إلى +0.1 V مقابل Ag/AgCl. تتمتع أيونات النحاس بإمكانية اختزال قدرها +0.34 V . عندما يكون تركيز النحاس أعلى من التركيز الحرج، يتم التغلب على التركيز الزائد المحلي ويتم ترسيب النحاس على سطح التيتانيوم. النحاس المطلي عبارة عن كاثود حيث يعمل التيتانيوم المكشوف كأنود. يمكن أن تصل كثافة التيار الجلفاني إلى 10-100 ميكرو أمبير/سم2، مما يؤدي إلى ذوبان التيتانيوم السريع بمعدل 0.2-2.0 ملم سنويًا.
طلاء النحاس الكمي والتآكل الجلفاني ضد تركيز Cu²⁺
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 >100 ميكرو أمبير/سم2. معدل التآكل 1.50-3.00 ملم/سنة.
تأثير تركيز حامض السلفاميك ودرجة الحرارة على تحمل النحاس
الحد الأقصى المسموح به لتركيز النحاس ينخفض مع زيادة تركيز الحمض ودرجة الحرارة. في 5% حمض السلفاميك عند 80 درجة يكون مستوى النحاس الحرج 2+ 100 جزء في المليون. عند 10% و80 درجة يكون المستوى الحرج 50 جزء في المليون. المستوى الحرج هو 30 جزء في المليون عند 80 درجة و 15%. العتبة الحرجة عند 20% و80 درجة هي 20 جزء في المليون. المستوى الحرج 100 جزء في المليون عند 10% و60 درجة. المستوى الحرج 50 جزء في المليون عند 10% و80 درجة . 25 جزء في المليون هو عتبة حرجة عند 100 درجة و10%. تعمل التركيزات الحمضية الأعلى ودرجات الحرارة على تعزيز معدل تطور الهيدروجين والتأثير على الديناميكا الحرارية للطلاء.
دليل لتلوث النحاس في سخانات حمض السلفاميك
يوصي الجدول أدناه بالحد الأقصى المسموح به لتركيز أيونات النحاس وتقنيات التخفيف لسخانات التيتانيوم من الدرجة الثانية في 10% من حمض السلفاميك عند 80 درجة.
النحاس2+ التركيز المُقاس (جزء في المليون) طلاء النحاس كثافة التيار الجلفاني (μA/cm2) معدل تآكل التيتانيوم (مم/السنة) الإجراء الموصى به<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 استبدال فوري
الهندسة ما بعد التحكم في تركيز النحاس
تؤثر درجة التيتانيوم على التآكل الجلفاني بعد طلاء النحاس. يُظهر الدرجة 7 (البلاديوم المستقر) معدلات تآكل كلفاني أقل بمقدار 2-3 مرات من الدرجة 2 مع نفس رواسب النحاس. سمك الجدار يعطي سماحًا للتآكل، جدار 2.0 مم مع تآكل ناجم عن النحاس بمعدل 0.2 مم سنويًا يدوم 10 سنوات. تتحد العوامل المعقدة مثل . 100 إلى 200 جزء في المليون EDTA مع أيونات النحاس التي تمنع الطلاء. يمكن لراتنجات التبادل الأيوني استخراج النحاس من محاليل حمض السلفاميك. يتم تثبيط الطلاء عن طريق الامتزاز على سطح التيتانيوم عن طريق إضافة مثبط خاص بالنحاس مثل البنزوتريازول (10 جزء في المليون).
مواصفات مستنيرة
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 جزء في المليون يعقد النحاس بإضافة 200 جزء في المليون EDTA أو تغيير المحلول. يمكن تنظيف السخانات الموجودة التي تحتوي على رواسب نحاسية باستخدام حمض النيتريك بنسبة 20% عند درجة حرارة 50 لمدة 30 دقيقة لإذابة النحاس دون الإضرار بالتيتانيوم. في خدمة حمض السلفاميك، يتحكم المهندس في تركيز النحاس تحت العتبة الحرجة لتجنب طلاء النحاس والتآكل الجلفاني.
