Sut Mae Crafu Dwfn Sengl (0.1 mm) ar Wyneb Gwresogydd Titaniwm yn Gweithredu fel Safle Ffafriol ar gyfer Pitting Nucleation in Bromid Media?

Gallai peiriannydd proses sy'n gwirio gwresogydd trochi titaniwm am ddifrod i'r wyneb cyn ei osod benderfynu nad yw un crafiad dwfn â dyfnder o 0.1 mm o unrhyw effaith o'i gymharu â thrwch wal o 1.5 mm. Fodd bynnag, mae crafiad o'r fath yn lleoliad ffafriol ar gyfer tyllu cnewyllol mewn bromid sy'n cynnwys cyfryngau (ee hydoddiannau potasiwm bromid, hylifau cwblhau bromid neu gemegau gwrthdan tân brominedig). Mae'r crafiad yn cyflwyno parth cyfyng o fetel wedi'i weithio'n oer, tensiwn tynnol gweddilliol, a ffilm oddefol wedi torri. Mae ïonau bromid (Br−) yn fwy ac yn fwy polariaidd nag ïonau clorid ac yn glynu'n gryf at arwynebau titaniwm a gallant dorri'r ffilm oddefol mewn safleoedd diffygiol. Unwaith y bydd pwll yn dechrau o'r dechrau, mae treiddiad cyflym yn digwydd oherwydd y dwysedd cerrynt uchel ar waelod y pwll (anod) o'i gymharu â'r arwyneb goddefol amgylchynol (catod). Mae crafiad 0.1 mm yn lleihau'r amser i dyllu trydylliad gan ffactor o 5-20 o'i gymharu ag arwyneb heb ei grafu mewn hydoddiannau bromid ar dymheredd uchel.

Mecanwaith Pitting in Bromid Solutions by Scratches
Mae'r ffilm goddefol o TiO₂ ar ditaniwm fel arfer yn 2-7 nm o drwch. Mae'r ffilm oddefol hon wedi'i abladu'n llwyr gan grafiad dwfn 0.1 mm ac mae'n dadffurfio'r metel gwaelodol. Mae tair nodwedd i'r rhanbarth crafu sy'n ffafrio tyllu. Yn gyntaf, mae'r titaniwm agored ar waelod y crafiad yn weithgar yn electrocemegol (potensial ~ −0.6 V vs SCE) o'i gymharu â'r ffilm goddefol amgylchynol (posibl ~ +0.1 V vs SCE), gan gynhyrchu cell galfanig. Yn ail, mae gan y metel sy'n cael ei weithio oer ddwysedd dadleoliad mwy a chyfaint ffin grawn, sy'n golygu bod mwy o safleoedd ar gyfer arsugniad bromid. Yn drydydd, mae'r siâp crafu yn darparu agen leol lle gall ïonau bromid ganolbwyntio.

Mae ïonau bromid yn gyfryngau tyllu mwy ymosodol na chloridau ar gyfer titaniwm oherwydd eu radiws ïonig mwy (1.96 Å ar gyfer Br⁻ yn erbyn. 1.81 Å ar gyfer Cl⁻) sy'n caniatáu ar gyfer treiddiad cyflymach trwy ddiffygion yn y dellt TiO₂. Mae potensial tyllu critigol (Eb) titaniwm mewn hydoddiannau bromid 0.2–0.5 V yn is nag mewn hydoddiannau clorid o'r un crynodiad a thymheredd.

Meintioli effaith dyfnder crafu ar amser cychwyn tyllu
Dyfnder Crafu (mm) Lled Crafu (mm) Amser i'r Pwll Cychwyn (oriau) mewn 1 M KBr ar 80 gradd Amser i Dyllu (oriau) (wal 1.5 mm) Ffactor Gostyngiad o'i Gymharu â Heb ei Crafu
Dim (arwyneb caboledig) - 500–1,000 2,000–4,000 1.0× (llinell sylfaen)
0.02 (marc golau) 0.1 200-400 1,000-2,000 2x 0.05 (crafu gweladwy) 0.2 80-150 500-800 4x 0.10 (crafu dwfn) 0.3 30-60 200-400 8x 0.15 (gouge) 0.5 10-20 80-150 20x 0.20 (trwy haen oddefol i mewn i fetel) 0.5 5-10 40-80 40x
Mae crafiad 0.1 mm o ddyfnder yn lleihau amser cychwyn tyllu o 500–1,000 awr i 30–60 awr-gostyngiad o 10–15 gwaith{9}}ac yn lleihau'r amser cyffredinol tan y trydylliad o 2,000–4,000 awr i 200–400 awr mewn 1 M KBr ar 80 gradd.

Canllaw Seiliedig ar Senario i Goddefgarwch Crafu Cyfryngau Bromid
Bromid Amodau Gwasanaeth Crafu Dyfnder Goddefgarwch Beth i'w wneud os canfyddir crafiad. Disgwyl bywyd gyda crafu vs heb.
bromid gwanedig (<0.1 M KBr) 40°C < 0.1 mmMonitor, no action needed 50% cut (OK still)
Bromid, gwanedig 60 gradd < 0.05 mm Pwyleg allan y crafu os > 0.05 mm gostyngiad o 70%
Bromid crynodedig (1 M KBr), 50 gradd 0.03 mm Tynnu allan o wasanaeth. Ail-eirio neu wella.Gostyngiad o 80%.
Bromid crynodedig (KBr 1 M), 80 gradd Dim (unrhyw grafiad yn cyflymu tyllu) Gwrthod y gwresogydd. Disodli gyda chrafu-uned am ddim. Gostyngiad o 90% (yn methu o fewn wythnosau)
Combo clorid + bromid (senario waethaf) Dim Scratch Gorfodol am ddim. Angen toriad electropolished surface.95 y cant
Storio bromid ar dymheredd ystafell < 0.2 mm Mân grafiadau yn iawn Gostyngiad o 30% (yn dal i fod am flynyddoedd lawer)
Atebion Peirianneg ar gyfer Gwresogyddion Titaniwm Crafu mewn Gwasanaeth Bromid
Mewn achosion pan fo angen gwresogydd titaniwm crafu i'w ddefnyddio mewn cyfryngau bromid oherwydd cost neu argaeledd, mae llawer o fesurau lliniaru ar gael i leihau'r tebygolrwydd o bylu. Y lliniaru gorau yw caboli lleol i gael gwared ar y crafiad. Mae'r crafiad wedi'i sgleinio â phapur sgraffiniol mân (600–1200 graean) sy'n dileu'r haen a weithiwyd yn oer ac yn adfer arwyneb goddefol. Ar ôl sgleinio, dylai'r rhanbarth gael ei ail{-drwy drochi mewn asid nitrig 20% ​​ar 50 gradd am 30 munud. Yr ail liniaru yw amddiffyniad cathodig (CP). Gellir symud potensial arwyneb y gwresogydd titaniwm (gydag anod sinc aberthol neu ffynhonnell pŵer allanol) yn is na'r potensial tyllu trwy gymhwyso potensial o -0.8 V vs. SCE, sy'n atal bromid rhag chwalu hyd yn oed yn y safleoedd crafu. Trydydd lliniariad yw ychwanegu asiant ocsideiddio (ee. 100 ppm Fe3+ neu 50 ppm hydrogen perocsid) i'r hydoddiant bromid sy'n symud y potensial cylched agored i'r rhanbarth goddefol ac yn hwyluso ail-oddef crafiadau.

Casgliad: Mae crafiad 0.1 mm yn lleihau'r bywyd tyllu gan ffactor o 8-10 mewn cyfryngau bromid.
Mae un crafiad dwfn o 0.1 mm ar wyneb gwresogydd titaniwm yn safle ffafriol ar gyfer cnewyllyn tyllu mewn bromid sy'n cynnwys cyfryngau oherwydd bod y crafiad yn tynnu'r ffilm oddefol, yn creu cell galfanig gyda'r arwyneb goddefol o'i amgylch ac yn darparu agen ar gyfer crynodiad ïon bromid. Ar dymheredd uwch mewn hydoddiannau bromid crynodedig (1 M KBr, 80 gradd) mae crafiad 0.1 mm yn lleihau hyd y trydylliad tyllu o 2000-4000 awr i 200-400 awr - ffactor o 8-10. Ar gyfer dyletswydd bromid pwysig, dylid gwrthod unrhyw grafiad mwy na 0.05 mm o ddyfnder ar gyfer y gwresogydd neu ei ail-sgleinio. Er mwyn cael y gwrthiant tyllu disgwyliedig mewn unrhyw gais sy'n cynnwys bromid, rhaid archebu gwresogydd titaniwm gyda gorffeniad arwyneb electropolished (sy'n cael gwared ar grafiadau bas) a chyfarwyddiadau trin i osgoi crafu yn ystod y gosodiad.