Kif Tbiddel id-Densità tal-Kurrent Galvaniku Bejn Heater tat-Titanju u Ħajt tat-Tank tal-Azzar tal-Karbonju Meta s-Saff tal-Ossidu tal-Heater ikun bil-ħsara?

Għal inġinier tal-proċess li jrid jinstalla heater ta 'immersjoni tat-titanju f'tank tal-azzar tal-karbonju, id-densità tal-kurrent galvaniku bejn iż-żewġ metalli se tkun dipendenti b'mod vitali fuq l-integrità tas-saff tal-ossidu passiv fuq it-titanju. Meta s-saff tal-ossidu jkun intatt, it-titanju għandu potenzjal nobbli (madwar +0.1 sa +0.3 V vs. SCE) fil-biċċa l-kbira tal-elettroliti arjati, filwaqt li l-azzar tal-karbonju għandu potenzjal aktar attiv (madwar -0.5 sa -0.7 V vs. SCE). Il-kurrent galvaniku jgħaddi mill-azzar tal-karbonju (anodu, korrudju) għat-titanju (katodu, protett). Id-densità tal-kurrent hija tipikament 0.1-1.0 µA/cm 2 erja tal-wiċċ tat-titanju. Meta l-film tal-ossidu jinqered (bil-grif, brix, jew attakk kimiku lokalizzat) it-titanju vojt li huwa espost għandu potenzjal attiv ugwali għal jew aktar negattiv mill-azzar tal-karbonju (madwar -0.6 sa -0.8 V vs. SCE). Il-kurrent galvaniku huwa maqlub: it-titanju jsir l-anodu u msadda malajr bid-densitajiet tal-kurrent li jilħqu 100-1,000 µA/cm² - żieda ta '100 sa 1,000 darba. Dan l-akkoppjar galvaniku reverse jista 'jomgħod permezz ta' heater tat-titanju fi kwistjoni ta 'ġimgħat.

Treġġigħ lura Galvaniku u l-Mekkaniżmu tal-Ħsara tas-Saff tal-Ossidu
Il-kisi passiv ta 'TiO₂ fuq titanju huwa semikonduttur tat-tip n-u jsostni densità għolja ta' kurrent katodiku għat-tnaqqis ta 'ossiġnu, iżda jimblokka l-kurrent anodiku mis-sottostrat tat-titanju. It-titanju, meta l-film ikun intatt, huwa katodu effettiv li jmexxi korrużjoni ta 'azzar tal-karbonju marbut. Meta l-film jinqered, iż-żona esposta tat-titanju vojt (ġeneralment <1% tal-wiċċ totali) issir żona potenzjali mħallta. Iż-żona passiva kbira tal-madwar għadha taħdem bħala katodu iżda issa l-porzjon żgħir tat-titanju vojt qed jaħdem bħala anodu. Il-kurrent galvaniku prodott huwa limitat għad-difett, u jipproduċi densitajiet ta 'kurrent anodiku ta' 100–1,000 µA/cm2, li huma adegwati biex isostnu x-xoljiment attiv u jipprevjenu repassivation.

Il-proporzjon taż-żona bil-ħsara (A_damaged / A_passive) huwa l-parametru ewlieni. Għall-eżempju ta 'scratch ta' 1 cm2 fuq heater ta '1000 cm2 (0.1% taż-żona hija bil-ħsara), id-densità tal-kurrent galvaniku fuq il-bidu hija (i_galvanic * A_passive) / A_damaged. Jekk id-densità tal-kurrent galvaniku bejn titanju passiv u azzar tal-karbonju hija 0.5 µA/cm² allura d-densità tal-kurrent fuq il-grif hija (0.5 × 1000) / 1=500 µA/cm²-biżżejjed biex jinħall it-titanju f'madwar 0.5 mm/xahar.

Kejl tad-densità tal-kurrent galvaniku fuq l-ossidu intatt kontra l-ħsara
Kundizzjoni Saff Ossidu Stat Titanju Potenzjal (V vs. SCE) Densità tal-Kurrent Galvaniku (µA/cm2 Ti) Direzzjoni Titanju Rata ta' Korrużjoni (mm/sena)
Injezzjoni ta' arja akkwatika, imwaħħla ma' azzar tal-karbonjuIntatt 0.2 0.3 Azzar > Ti (korrużjoni) < 0.01 (Ti protett)
Ilma baħar effervexxenti, 1 % wiċċ scratched Danneġġjat (1 % żona) -0.4 (imħallat) 5 (ġenerali)Ti (scratch) → Azzar (lokali) 0.5 (fil-bidu)
Ilma baħar bil-gass 5% wiċċ scratched Danneġġjat (5% żona) -0.5 (imħallat) 10 (ġenerali) Ti (grif) → Azzar 1.0 (fil-grif)
Ilma baħar imneħħi l-arja, kwalunkwe stat tal-wiċċ Film passiv instabbli -0.6 sa -0.8 50–200 Ti → Azzar (Ti kordes) 2–10 (uniformi)
Intact film, acid chloride (pH 3)Intact, but less stable 0.0 to +0.1 1-5 Steel ->Ti (korrużjoni tal-azzar) < 0.05
Acid chloride (pH 3), scratched Damaged -0.4 to -0.6 50-500 Ti (scratch) ->Azzar 2-20 (lokalizzat)
Approċċ Ibbażat fuq Xenarju- għall-Kontroll tal-Ikkoppjar Galvaniku mal-Azzar tal-Karbonju
Tank Materjal Heater Oxide State ElectrolyteRecommended: Mitigazzjoni tar-Riskju Galvaniku
Azzar tal-karbonju Mhux miksi Ilma tal-baħar effervexxenti (sadid tal-azzar, protett Ti) Aċċettabbli. Protezzjoni kontra l-korrużjoni meħtieġa għat-tank tal-azzar.
Azzar tal-karbonju Scratched (ħsara mekkanika) Ilma baħar bil-gass Għoli (Ti jissaddad mal-grif) Iżolament elettriku ta 'Ti mill-azzar. Uża woxers tal-gomma jew tan-najlon.
Azzar tal-karbonju Kwalunkwe De-arjat (ħieles mill-ossiġnu)Għoli ħafna (Ti attiv Iżolament elettriku. O2 mhux meħtieġ biex Ti jissaddad uniformi.
Azzar tal-karbonju intatt Aċidu dilwit (pH 4-6) Moderat (l-azzar se sadid malajr) Iżolament elettriku. L-azzar se jkisser malajr. Uża kontenitur tal-plastik.
Azzar tal-karbonju Danneġġjat (attakk kimiku) Aċidu dilwit Għoli ħafna (Ti huwa suxxettibbli għall-korrużjoni f'siti ta' ħsara) Iżolament meħtieġ immedjatament. ibdel il-heater bil-ħsara
Stainless steel (katodiku għal Ti f'kondizzjoni passiva) Kwalunkwe Kwalunkwe Baxxa għal moderata (Ti kemmxejn anodiku) Ġeneralment OK. Akkoppjar invers inqas sever.
Mitigazzjonijiet tal-Inġinerija għal Treġġigħ lura Galvaniku
Jekk il-heater tat-titanju għandu ħsara fil-wiċċ u għandu jintuża f'tank tal-azzar tal-karbonju, għandu jkun iżolat elettrikament. Fil-flanġijiet tal-immuntar iċ-ċirkwit galvaniku jitkisser minn bushings tan-najlon jew PTFE, gaskits tal-gomma u unions tal-pajpijiet mhux-konduttivi. Il-kurrent galvaniku għandu jkun inqas minn 1 µA, li jfisser li r-reżistenza tal-iżolament għandha tkun aktar minn 1 MΩ. It-tieni mitigazzjoni hija li twaħħal anodu tas-sagrifiċċju (żingu jew aluminju) mal-heater tat-titanju, li jżomm it-titanju f'potenzjal katodiku anki jekk l-ossidu jkun bil-ħsara. It-titanju ma jinħallx. L-anodu tas-sagrifiċċju jinħall. It-tielet mitigazzjoni hija l-passivazzjoni anodika perjodika. Bl-applikazzjoni ta' potenzjal anodiku qasir (+0.5 V vs. SCE għal 10 minuti darba fil-ġimgħa) is-saff ta' ossidu bil-ħsara jissewwa billi jikber TiO₂ ġdid fuq il-postijiet scratched, jerġa' jiġi restawrat il-potenzjal nobbli u treġġa' lura l-koppja galvanika lura għall-mod ta' anodu-azzar.

Konklużjoni: Il-ħsara mill-ossidu tbiddel il-kurrent galvaniku u żżid il-korrużjoni Ti 100-1000 darba.
Konnessjoni galvanika tal-heater tat-titanju mal-azzar tal-karbonju, filwaqt li l-film tal-ossidu huwa intatt, jirriżulta f'densitajiet ta 'kurrent ta' 0.1 sa 1.0 µA/cm², l-azzar jissaddad bħala l-anodu. Jekk l-ossidu jkun bil-ħsara minn grif, brix jew attakk kimiku, il-kurrent galvaniku jreġġa' lura u jikkonċentra fuq iż-żona bil-ħsara b'densitajiet ta 'kurrent ta' 100 sa 1,000 µA/cm². Il-koppja galvanika inversa tissaddad lokalment it-titanju f'0.5-2 mm/sena fil-post tal-ħsara li tikkawża perforazzjoni ta' heater tal-ħajt ta' 1.5 mm fi żmien ġimgħat sa xhur . Fi kwalunkwe applikazzjoni fejn huwa probabbli li ssir ħsara lill-wiċċ tal-heater, is-separazzjoni elettrika tat-titanju u l-azzar tal-karbonju hija obbligatorja. Meta tinstalla heater tat-titanju f'tank tal-azzar tal-karbonju, ħardwer tal-immuntar mhux konduttiv u kontrolli perjodiċi tar-reżistenza tal-insulazzjoni huma meħtieġa biex jipprevjenu falliment prematur tal-heater minħabba treġġigħ lura galvaniku.