Mae deucromad sodiwm (Na₂Cr₂O₇) ar grynodiad o 10% a 70 gradd yn doddiant ocsideiddiol cryf. Mae cromiwm hecsfalent (Cr⁶⁺) yn ocsidydd pwerus gyda photensial lleihau safonol o +1.33 V ar gyfer Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺. Mewn llawer o fetelau, megis dur di-staen, mae ïonau cromad yn hyrwyddo passivation. Fodd bynnag, ar ditaniwm, nid yw cromiwm chwefalent yn cynhyrchu ffilm goddefol sefydlog. Nid yw'r ïonau cromiwm yn ymgorffori yn y dellt titaniwm deuocsid, ac mae'r potensial ocsideiddio uchel mewn gwirionedd yn gyrru'r titaniwm i'r rhanbarth traws-oddefol, gan achosi diddymiad parhaus y ffilm goddefol. Cyfradd cyrydiad titaniwm mewn deucromad sodiwm 10% ar 70 gradd yw 0.05-0.15 mm y flwyddyn, sy'n uwch nag mewn llawer o atebion clorid niwtral.

Mecanwaith Ymddygiad Titaniwm mewn Atebion Cromiwm Hecsfalent

Mae titaniwm yn dibynnu ar ffilm TiO₂ sefydlog ar gyfer passivation. Mewn hydoddiannau deucromad, mae'r adwaith rhydwytho Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O yn digwydd ar yr wyneb titaniwm. Mae gan yr adwaith hwn ddwysedd cerrynt cyfnewid uchel, gan symud potensial cymysg titaniwm i werthoedd uwchlaw +1.0 V yn erbyn electrod hydrogen safonol. Ar botensial mor fonheddig, mae titaniwm yn mynd i mewn i'r rhanbarth trawsoddefol lle mae'r ffilm TiO₂ yn ocsideiddio ymhellach i rywogaethau Ti⁴⁺ hydawdd. Mae'r ffilm goddefol yn hydoddi'n barhaus yn hytrach na pharhau'n sefydlog. Yn ogystal, nid yw ïonau cromad yn ffurfio cyfansoddion anhydawdd â thitaniwm a allai weithredu fel haen rwystr, yn wahanol i haearn neu gromiwm lle mae cromad yn ffurfio ocsidau asgwrn cefn amddiffynnol.

Cyfraddau Cyrydiad Meintiol a Dadansoddiad Wyneb

Mae profion rheoledig mewn 10% Na₂Cr₂O₇ ar 70 gradd dros 1,000 o oriau wedi sefydlu'r ymddygiad cyrydiad canlynol ar gyfer titaniwm Gradd 2. Y gyfradd cyrydu yw 0.05-0.15 mm y flwyddyn, sydd 5-15 gwaith yn uwch na'r gyfradd mewn dŵr ffres ar yr un tymheredd. Mae'r arwyneb yn dangos afliwiad brown melyn o gromiwm ocsid neu hydrocsid wedi'i ddyddodi. Mae dadansoddiad sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X yn dangos bod y ffilm arwyneb yn cynnwys cymysgedd o TiO₂ a Cr(OH)₃, ond bod y ffilm yn fandyllog ac nad yw'n-amddiffynnol. Mae'r potensial cylched agored yn sefydlogi ar +0.6 i +0.9 V vs. Ag/AgCl, sydd yn y rhanbarth traws-oddefol. Ni welir tyllu; yn lle hynny, mae teneuo unffurf yn digwydd. Mewn cymhariaeth, mae gan ditaniwm Gradd 2 mewn 3% NaCl ar 70 gradd gyfradd cyrydu o 0.01–0.03 mm y flwyddyn gyda photensial goddefol o +0.1 i +0.3 V.

Dylanwad Crynodiad a Thymheredd ar Ddifrifoldeb Cyrydiad

Mae'r gyfradd cyrydiad yn cynyddu gyda chrynodiad deucromad a thymheredd. Ar 5% Na₂Cr₂O₇ a 70 gradd, y gyfradd cyrydu yw 0.03-0.08 mm y flwyddyn. Ar 10% a 70 gradd, y gyfradd yw 0.05-0.15 mm y flwyddyn. Ar 15% a 70 gradd, mae'r gyfradd yn codi i 0.08-0.20 mm y flwyddyn. Ar 10% a 50 gradd, mae'r gyfradd yn gostwng i 0.02-0.05 mm y flwyddyn. Ar 10% a 90 gradd, mae'r gyfradd yn cynyddu i 0.10-0.25 mm y flwyddyn. Ar 20% a 90 gradd, mae'r gyfradd yn cyrraedd 0.15-0.35 mm y flwyddyn. Mae'r cyrydiad yn unffurf, heb dyllu, gan fod y diddymiad trawsoddefol yn digwydd yn gyfartal ar draws yr wyneb. Mae'r egni actifadu ar gyfer y broses oddeutu 40 kJ/mol, sy'n dynodi rheolaeth cinetig a gwasgariad cymysg.

Ymddygiad Cyrydiad o Raddau Titaniwm Gwahanol mewn Atebion Deucromad

Mae'r tabl canlynol yn cymharu cyfraddau cyrydiad gwahanol raddau titaniwm mewn deucromad sodiwm 10% ar 70 gradd dros 1,000 o oriau, ynghyd â'u nodweddion ffilm goddefol.

Canllaw Lliniaru a Dewis Deunydd ar gyfer Gwasanaeth Deucromad

Ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am wresogi atebion deucromad sodiwm, mae'r tabl canlynol yn darparu argymhellion ar gyfer dewis gwresogydd titaniwm a therfynau gweithredu.

Peirianneg y tu hwnt i Ddethol Graddau

Mae trwch wal yn darparu lwfans cyrydiad; mae wal 2.0 mm gyda chyfradd cyrydiad o 0.10 mm y flwyddyn yn para 20 mlynedd. Ychydig iawn o effaith y mae gorffeniad wyneb y tiwb yn ei gael ar hydoddiant trawsoddefol. Mae presenoldeb cloridau yn yr hydoddiant deucromad, a all ddigwydd o ddŵr amhur, yn cynyddu'r gyfradd cyrydu 2-3 gwaith. Mae ychwanegu ïonau sylffad yn cael effaith ataliol fach. Gellir lleihau'r gyfradd cyrydiad 30-50% trwy ddirywio'r hydoddiant i gael gwared ar ocsigen, sy'n arafu'r adwaith cathodig.

Gwneud Manyleb Gwybodus

Ar gyfer gwresogydd trochi trydan titaniwm mewn deucromad sodiwm 10% ar 70 gradd, disgwyliwch gyfradd cyrydiad o 0.05-0.15 mm y flwyddyn ar gyfer Gradd 2 neu 0.04-0.12 mm y flwyddyn ar gyfer Gradd 7. Nodwch isafswm trwch wal o 2.0 mm i ddarparu bywyd gwasanaeth 10-20 mlynedd. Ar gyfer crynodiadau neu dymheredd uwch, ystyriwch leihau'r tymheredd gweithredu neu wanhau'r hydoddiant deucromad. Yn ystod y llawdriniaeth, monitro'r gwresogydd am newidiadau mewn ymwrthedd trydanol, a allai ddangos teneuo. Os bydd yr hydoddiant yn cael ei halogi â chloridau, gostyngwch y tymheredd i 50 gradd. Trwy ddeall nad yw cromiwm chwefalent yn goddef titaniwm ac yn hytrach yn achosi diddymiad traws-oddefol, mae'r peiriannydd yn dewis trwch wal a gradd briodol ar gyfer bywyd gwasanaeth rhagweladwy mewn datrysiadau sodiwm deucromad.