Ar gyfer Baddonau Platio Nicel Electroless ar 90 gradd (pH 4.5), Pa Gynnwys Ffosfforws Uchaf yn y Bath y Gall Titaniwm Gradd 2 ei Wneud Heb Embrittlement Hydrogen?

Mae baddonau platio nicel electroless (EN) yn cael eu rhedeg ar 85-95 gradd, pH 4.0-5.5 ac yn cynnwys sylffad nicel neu hypophosphite nicel fel ffynhonnell fetel, sodiwm hypophosphite fel asiant lleihau ac amrywiaeth o gyfryngau cymhlethu (citrates, asetadau neu glycolates). Mae cemeg y bath ychydig yn asidig ac mae'n cynnwys rhywogaethau ocsideiddio a rhydwytho. Defnyddir Titaniwm Gradd 2 yn aml ar gyfer gwresogyddion trochi mewn baddonau EN oherwydd ei wrthwynebiad cyrydiad eang. Fodd bynnag, mae modd methu, sef embrittlement hydrogen, lle mae'r asiant lleihau hypoffosffit yn dadelfennu i ffosfforws a hydrogen. Mae ffosfforws wedi'i godio â nicel ar yr wyneb titaniwm a gall yr hydrogen a gynhyrchir yn ystod y broses electroless gael ei amsugno i'r dellt titaniwm. Ar dymereddau bath uwch mae rhyngweithiad hydrogen wedi'i amsugno â haenau arwyneb ffosfforws yn arwain at gynhyrchu hydrid a chracio. Mae'r erthygl yn diffinio'r crynodiad uchaf a ganiateir o ffosfforws, a ryddhawyd gan ddadelfennu hypophosphite, y gall titaniwm Gradd 2 ei ddwyn heb i hydrogen breuo mewn baddonau EN ar 90 gradd a pH 4.5.

Esblygiad hydrogen mewn baddonau nicel electroless
Mae'r adwaith platio nicel electroless yn awtocatalytig: Ni2+ + 2H2PO2- + 2H2O → Ni0 + 2H2PO3- + H2 + 2H+. Ar gyfer pob môl o nicel plated, mae un môl o nwy hydrogen yn cael ei gynhyrchu gan yr adwaith. Mae peth o'r hydrogen hwn yn hydrogen atomig (H.) ar adeg ei greu, a gall rhywfaint o'r hydrogen atomig hwn gael ei amsugno i unrhyw arwyneb metelaidd sy'n cael ei drochi yn y bath-gan gynnwys gwainiau gwresogydd titaniwm. Mae'r gyfradd amsugno yn dibynnu ar gyflwr wyneb titaniwm, presenoldeb metelau catalytig (gan gynnwys nicel ei hun), ac ar y tymheredd.

Pan gaiff ei amsugno mae hydrogen atomig yn tryledu yn y dellt titaniwm. Pan fydd y crynodiad lleol o hydrogen yn cyrraedd y terfyn hydoddedd (ca. 150 ppm ar 90 gradd ), mae hydrid titaniwm brau (TiH2) yn gwaddodi. Mae cynhyrchu hydrid yn achosi ehangiad cyfaint (15%) a straen mewnol a allai arwain at gracio, yn enwedig mewn mannau â straen tynnol gweddilliol, megis cymalau wedi'u weldio neu droadau tiwb.

Rōl Ffosfforws yn y Defnydd o Hydrogen
Mae chwalfa hypophosphite yn chwarae rhan gymhleth mewn ffosfforws. Ar arwynebau metel gweithredol mae hypophosphite yn cael ei leihau i ffosfforws elfennol: 2H₂PO₂⁻ + 2H⁺ → 2P + 4H₂O. Mae'r ffosfforws hwn yn adneuo mewn ffilm denau ar yr wyneb titaniwm, yn enwedig ar ranbarthau lle mae'r ffilm goddefol yn denau neu wedi'i difrodi. Mae'r haen ffosfforws hon yn cataleiddio dadelfeniad ychwanegol o'r hypophosphite a'r esblygiad hydrogen, gan arwain at gynnydd yn y fflwcs hydrogen lleol i'r titaniwm.

Yn bwysicach fyth, mae'r gorchudd ffosfforws yn atal ailgyfuno hydrogen atomig i hydrogen moleciwlaidd (2H· → H2). Ar arwynebau ffosfforws mae'r adwaith ailgyfuno yn araf, felly mae ffracsiwn mwy o'r hydrogen a gynhyrchir yn aros yn y ffurf atomig ac ar gael i'w amsugno i ditaniwm. Ar gyfer baddonau EN heb ddyddodiad ffosfforws sylweddol, mae'r amsugno o hydrogen a gynhyrchir tua 1-5 %. Gall ffracsiwn amsugno fod yn 15-30% gyda gorchudd wyneb ffosfforws.

Cynnwys Ffosfforws Uchaf ar gyfer Gradd II
Mae'r cynnwys ffosfforws yn y bath EN (o ddadelfennu hypophosphite a dadansoddiad o'r ïon hypophosphite) yn cael ei adrodd yn gyffredin fel crynodiad orthoffosffit (H 2 PO 3 - ) neu fel crynodiadau ffosfforws elfennol. Mewn baddon EN nodweddiadol sy'n gweithio ar 90 gradd a pH 4.5 mae lefel yr orthoffosffit yn mynd o 0 g/L wrth wneud bath-hyd at 100-200 g/L dros oes y bath pan fydd y bath yn cael ei ollwng.

Mae'r profion treiddiad hydrogen rheoledig ar bilenni titaniwm Gradd 2 sy'n destun baddonau EN â lefelau orthoffosffit rheoledig yn cynhyrchu'r fflwcsau amsugno hydrogen canlynol (a fesurir yn electrocemegol):

Gyda chrynodiadau orthoffosffit o dan 20 g/L (tua 5 g/L ffosfforws elfennol mewn cyflwr gostyngol) mae amsugniad hydrogen rhwng 0.02 a 0.05 ppm yr awr - yn ddibwys am oes gwresogydd o 10 mlynedd.

Mae'r nifer sy'n cael eu derbyn yn cynyddu i 0.10-0.30 ppm/awr gydag orthoffosffad ar 20-50 g/L (5-12 g/LP cyfwerth). Ar y gyfradd hon cyrhaeddir y trothwy crynodiad hydrogen o 150 ppm mewn 500-1500 awr (3-9 wythnos o weithrediad parhaus). Mae'r gwresogyddion yn y cemegyn bath hwn fel arfer yn methu trwy gracio ar ôl 3-6 mis.

For orthophosphite, absorption is more than 0.5 ppm/hr at concentrations above 50 g/L (>12 g/LP cyfwerth) lle cyflawnir crynodiad critigol mewn llai na 300 awr. O fewn 1-2 fis embrittlement a chracio.

Y crynodiad mwyaf diogel o orthoffosffit ar gyfer titaniwm Gradd 2 mewn baddonau EN ar 90 gradd a pH 4.5 yw 15 g/L. Uwchlaw'r lefel hon mae'r risg o embrittlement hydrogen dros gyfnod gweithredu o 6 mis yn fwy na'r lefelau derbyniol.

Strategaethau ar gyfer Lliniaru
Gall sawl techneg weithredol ymestyn oes titaniwm Gradd 2 mewn baddonau EN:

Trosiant bath: Amnewid neu adnewyddu'r bath EN pan fo'r crynodiad orthoffosffit rhwng 15-20 g/L. Mae hyn yn cyfateb fel arfer i 6-10 tro metel.

Triniaeth arwyneb titaniwm: Mae gan arwynebau titaniwm electro-sgleinio neu anodized lai o safleoedd catalytig ar gyfer dyddodiad ffosfforws ac mae ganddynt gyfraddau amsugno hydrogen 30- 50% yn is nag arwynebau piclo neu wrth-dynnu.

Glanhau asid cyfnodol: Mae trochi mewn asid nitrig 20% ​​ar 50 gradd am 30 munud bob 1-2 wythnos yn dileu dyddodion ffosfforws, yn ailgyflenwi'r ffilm goddefol titaniwm ac yn dileu haenau ffosfforws catalytig.

Amddiffyniad cathodig: Trwy gysylltu'r gwresogydd titaniwm â metel mwy bonheddig (ee platinwm neu aur), mae'r potensial arwyneb yn cael ei symud a chaiff dadansoddiad hypoffosffit ei ostwng. Go brin fod hyn yn ymarferol mewn baddonau EN.

Matrics Cais Gwresogydd Titaniwm ar gyfer Baddonau EN
EN Cyflwr Caerfaddon Gradd Titaniwm Camau Gweithredu a Argymhellir Orthoffosffit Crynhoad Gwresogydd Oes Disgwyliedig (wal 1.65 mm)
Bath newydd, llwytho ysgafn<10 g/LGrade 2 Normal operation >5 mlynedd
Bath canol-bywyd, llwytho cymedrol 10-15 g/L Gradd 2 Glanhau asid yn wythnosol 2-4 blynedd
Bath hen, llwytho uchel 15-25 g/L Gradd 2 Amnewid bath neu ddefnyddio Gradd 7 6-12 mis
Bath oedran, llwyth uchel 15-25 g/L Gradd 7 Derbyniol, Gradd 7 yn well am wrthsefyll embrittled 2-3 blynedd
Bath stressed >25 g/L Unrhyw ditaniwm Y tu hwnt i fywyd Newid bath yn brydlon < 3 mis
High phosporus bath (deposit contains 10 to 12 % P)Variable, normally >20 g/LHastelloy C-276 Titaniwm heb ei argymell Defnyddiwch Hastelloy
Gradd 7 Amgen
EN baddonau. Mae titaniwm Gradd 7 (Ti-0.15Pd) yn amsugno hydrogen tua 1/3 o gyfradd Gradd 2. Mae presenoldeb palladium yn gwella ailgyfuniad hydrogen ar yr wyneb, gan ostwng fflwcs hydrogen atomig i'r metel. Gradd 7 mewn baddonau sy'n cynnwys orthoffosffit ar 15-25 g/L amsugniad ar gyfraddau o 0.05-0.10 ppm/awr. Mae hyn yn golygu bod angen 1,500-3,000 o oriau (3-6 mis) i gyrraedd y crynodiad critigol. Bydd Gradd 7 yn para 2-3 blynedd mewn baddonau a fyddai'n dinistrio Gradd 2 mewn 6 mis os cânt eu glanhau'n wythnosol ag asid i gael gwared ar ddyddodion ffosfforws.

Ar 90 gradd a pH 4.5, gall titaniwm Gradd 2 oddef crynodiadau orthoffosffit o hyd at 15 g/L mewn baddonau platio nicel electroless heb embrittled hydrogen annerbyniol. Rhag ofn y bydd breuder yn cynyddu'n gyflym iawn uwchlaw 15 g/L, bydd gwresogyddion yn methu mewn ychydig fisoedd. Dylai peirianwyr fonitro orthoffosfit yn rheolaidd a chynllunio ar gyfer trosiant y bath cyn 20 g/L. Titaniwm Gradd 7 gyda gorffeniad arwyneb electropolished ar gyfer baddonau sydd angen mwy o orthoffosfit. Cyflenwi regimen glanhau asid wythnosol. Ar orthoffosffad mae dros 25 g/L titaniwm yn anghydnaws ac argymhellir gwresogyddion Hastelloy C-276 neu chwarts. Wrth brynu gwresogyddion titaniwm ar gyfer gwasanaeth EN, gofynnwch am ddogfennaeth gorffeniad arwyneb ac ystyriwch ychwanegu monitor hydrogen (chwiliwr hydrogen gwifren denau) ar gyfer baddonau critigol.