Cyfnewid{0}}ar gyfer Gorffeniad Arwyneb Titaniwm yn y Gwasanaeth Clorid Ferric
Mae hydoddiannau ysgythru Ferric Clorid (FeCl 3 ) yn ocsideiddio iawn ac yn cyrydol ymosodol i'r rhan fwyaf o fetelau. Clorid fferrig nodweddiadol yw 42 gradd Bé (tua 40% FeCl 3 ). Dewiswyd titaniwm oherwydd yr haen TiO₂ goddefol, sy'n ei gwneud yn gwrthsefyll FeCl₃. Fodd bynnag, dadelfennu lleol o'r cotio goddefol yw tyllu, a hynny'n gyffredin ar ddiffygion arwyneb, cynhwysiant neu holltau micro-raddfa. Mae gorffeniad arwyneb, wedi'i fesur gan garwedd cyfartalog Ra, yn dylanwadu'n uniongyrchol ar faint a maint y safleoedd cychwyn tyllu posibl. Mae arwyneb llyfnach (Ra isel) yn tynnu holltau microsgopig ac yn lleihau nifer y safleoedd ar gyfer crynodiad ïonau clorid. Mae arwyneb llyfn iawn (Ra < 0.2 µm) angen electropolishing neu sgleinio mecanyddol ac yn ychwanegu cost. Penderfynodd yr astudiaeth gyfredol y gydberthynas rhwng gwerth Ra ac amser sefydlu tyllu yn 42 gradd Bé FeCl3 ar 50 gradd a sefydlodd y gorffeniad arwyneb a ddarparodd yr hyd mwyaf cyn cychwyn pwll.

Effeithiau Uniondeb Mecanyddol: Cychwyn Tyllu a Garwedd Arwyneb
Mae gosod titaniwm mewn hydoddiant fferrig clorid ar ditaniwm yn dechrau mewn lleoliadau lle mae'r ffilm oddefol ar ei theneuaf, neu lle mae holltau'n caniatáu cronni clorid. Mewn arwyneb garw (Ra > 1.0 µm), mae'r dyffrynnoedd fel micro holltau. Mae'r cafnau hyn fel arfer yn 5–20 µm o led ac mae'r dyfnder o'r un drefn â'r gwerth Ra. Yn y dyffrynnoedd hyn mae ïonau clorid yn cronni oherwydd cyfyngiadau trylediad ac mae'r pH lleol yn gostwng oherwydd hydrolysis cloridau metel sy'n achosi pylu. Ar arwyneb llyfn (Ra < 0.4 µm) mae'r dyffrynnoedd yn fas (<1 µm depth) and wide compared to their depth such that oxygen transport can maintain passivity. Electrochemical experiments in 42° Bé FeCl3 at 50°C showed that the pitting potential (Epit) of the Grade 2 titanium increased as the surface roughness decreased. For as-drawn surface (Ra = 1.5 µm) Epit = +0.65 V vs. Ag/AgCl. E_pit = +0.85 V for a mechanically polished surface (Ra = 0.4 µm). For electropolished surface (Ra = 0.1 µm) E_pit = + 0.95 V. In FeCl₃ the open-circuit potential is about +0.55 V. As-drawn surfaces are quite close to the pitting potential, whereas electropolished surfaces offer a safety margin of 400 mV. The induction time, which is the period from immersion to the first detectable pitting, shows an exponential dependence on the difference between Epit and the open-circuit potential. An increase of E_pit of 100 mV results in an increase of ~10 in induction time.

Perfformiad Thermol: Effaith Gorffen Arwyneb a Throsglwyddo Gwres
Mae gorffeniad wyneb hefyd yn cael effaith ar gludo gwres, ond mae'n eilaidd i wrthsefyll tyllu. Mae arwynebedd arwyneb gwirioneddol arwyneb mwy garw yn fwy (2 i 5 gwaith yr arwynebedd a ragwelir ar gyfer Ra=1.5 µm, yn gyffredinol) sydd, mewn theori, yn gwella trosglwyddo gwres trwy gynyddu'r ardal gyswllt â'r hydoddiant ferric clorid. Mewn gwirionedd, fodd bynnag, mae trwch yr haen derfyn darfudol (50–200 µm fel arfer) yn sylweddol fwy na'r nodweddion garwedd ac felly mae'r cyfernod trosglwyddo gwres bron yn annibynnol ar Ra ar gyfer gwerthoedd o dan 5 µm. Mae electropolishing (Ra=0.1µm) yn lleihau'r arwynebedd arwyneb real o ~5% o'i gymharu ag arwyneb wedi'i sgleinio'n fecanyddol, gan arwain at leiafswm (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

Synthesis o'r Fasnach-i ffwrdd: Ra Value vs Pitting Time Induction
Gorffen Arwyneb Ra Gwerth (µm) Dull E_pit (V vs. Ag/AgCl) Amser Sefydlu i'r Pwll Cyntaf (oriau, 42 gradd Be FeCl3, 50 gradd ) Ffactor Cost Cymharol
Fel{0}}tynnu (gorffeniad melin) 1.2 – 1.8 Dim +0.65 V 20 – 40 awr 1.0 × piclo (asid wedi'i ddiraddio) 0.8 – 1.2 10 % HNO₃ + 2 % HF dip +0.70 V 50 – 101 × 1.0 awr wedi'i sgleinio (gan ei sgleinio) – 0.6 sgleinio gwregys neu olwyn +0.80 V 300 – 500 awr 1.5 ×
Caboli mecanyddol (600 graean) 0.2 – 0.3 llathru sgraffinio mân+0.88 V 2.0 × 1,000 - 2,000 awr
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5,000 Awr. 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>6 mis o weithredu parhaus) tra bod-arwynebau wedi'u tynnu yn tyllu o fewn 1-2 ddiwrnod. Mae'r gwelliant yn tyfu'n esbonyddol wrth i Ra leihau.

Peirianneg ar ôl y Gorffen: Goddefol a Phost -Triniaeth sgleinio
Ar gyfer ymwrthedd tyllu gorau, dylai arwyneb electropolished yn cael ei ddilyn gan gam passivation asid nitrig (20% HNO 3 ar 50 gradd am 30 munud). Mae'r driniaeth hon yn arwain at haen TiO2 homogenaidd, rhydd sy'n fwy trwchus ac yn fwy sefydlog na'r ffilm oddefol naturiol. Nid yw titaniwm electropolished goddefol mewn gwasanaeth mewn clorid fferrig yn dangos unrhyw dyllu ar ôl 10,000 awr o brofion labordy. Os yw electropolishing yn rhy ddrud ar gyfer y cais, yna bydd sgleinio mecanyddol 600-graean (Ra ≈ 0.25 µm) a passivation yn rhoi amser sefydlu o 1,000-2,000 awr sy'n addas ar gyfer llawer o weithdrefnau ysgythru swp lle mae'r gwresogydd yn cael ei dynnu a'i lanhau rhwng sypiau. Y tric yw osgoi halogion arwyneb (gronynnau haearn, saim, neu sgraffinyddion gwreiddio) a all wasanaethu fel safleoedd cychwyn tyllu.

Casgliad: Electropolished (Ra Llai na neu'n hafal i 0.15 μm) Yn Cynnig yr Amser Sefydlu Hiraf
The maximum induction time for pitting (> 5,000 hours of continuous service) was obtained for a titanium electric heating element immersed in 42° Bé ferric chloride etching solution at 50°C with an electropolished surface finish of Ra < 0.15 µm. Because of the exponential relationship between surface roughness and pitting potential, the improvement over as drawn surfaces ( Ra = 1.5 µm) is considerable, from 1-2 days to >6 mis. Mae'r arwynebau wedi'u sgleinio'n fecanyddol (Ra=0.2–0.6 µm) yn arwain at amseroedd ymsefydlu canolradd o 300–2,000 awr, sy'n briodol ar gyfer cymwysiadau llai beichus. Nid oes gan electropolishing gosb thermol bwysig. Nodwch gwresogyddion ar gyfer ysgythriad ferric clorid gyda gorffeniad wyneb electropolished gwirio Ra Llai na neu'n hafal i 0.15 μm a passivation yn asid nitrig 20% ​​ar ôl sglein. Ond mae'r costau gorffen cynyddol yn cael eu digolledu trwy osgoi problemau sy'n ymwneud â thyllu a'r bywyd gwasanaeth hirach. Dewiswch y gorffeniad arwyneb addas yn seiliedig ar yr amser rhedeg parhaus a ragwelir rhwng cyfnodau cynnal a chadw. Ar gyfer unrhyw gais dros 1,000 o oriau, awgrymir electropolishing.