Mae asid nitrig yn amgylchedd ocsideiddio cryf lle mae titaniwm yn arddangos ymwrthedd cyrydiad rhagorol dros ystod eang o botensial. Mae'r ffilm goddefol yn parhau'n sefydlog o tua 0V i dros 1.8V vs. Fodd bynnag, mae halogiad carbon arwyneb-a gyflwynir yn ystod lluniadu tiwb, plygu, neu weldio o ireidiau gweddilliol, oeryddion, neu inciau marcio-yn culhau'r amrediad goddefol hwn yn ddramatig. Mae gweddillion carbonaidd yn dadelfennu ar dymheredd uchel, gan ffurfio amodau lleihau lleol ar yr wyneb titaniwm. Ni all y rhanbarthau llai hyn gynnal y ffilm goddefol TiO₂, gan symud y potensial lleol i'r gyfundrefn cyrydu gweithredol. Y canlyniad yw ymosodiad carlam, sy'n nodweddiadol yn amlygu fel bandiau ysgythru arwahanol neu ardaloedd tyllau sy'n cyfateb i'r patrwm halogi. Mae deall y mecanwaith hwn yn hanfodol ar gyfer gwasanaeth asid nitrig lle mae dibynadwyedd gwresogydd yn dibynnu ar arwyneb glân, unffurf goddefol.

Mecanwaith Carbon-Chwalfa Goddefedd a Achosir

Mae ireidiau gweithgynhyrchu fel arfer yn cynnwys hydrocarbonau, paraffinau clorinedig, asidau brasterog, ac ychwanegion -pwysedd eithafol. Yn ystod triniaeth arferol, mae ffilmiau tenau o'r cyfansoddion hyn yn aros ar yr wyneb titaniwm hyd yn oed ar ôl diseimio. Pan fydd y gwresogydd yn cael ei drochi mewn asid nitrig poeth (ee, 40-65% HNO₃ ar 80-100 gradd), mae dwy effaith yn digwydd. Yn gyntaf, mae asid nitrig yn ocsideiddio'r gweddillion carbon, gan gynhyrchu carbon deuocsid a dŵr. Fodd bynnag, mewn rhanbarthau lleol lle mae carbon yn drwchus, mae ocsidiad rhannol yn cynhyrchu carbon monocsid ac asidau organig. Mae'r cynhyrchion hyn yn bwyta asid nitrig yn lleol ac yn lleihau'r potensial ocsideiddio. Yn ail, mae ocsidiad ecsothermig carbon yn codi'r tymheredd arwyneb lleol, gan gyflymu dadelfeniad asid nitrig i ocsidau nitrogen. Mae'r cyfuniad o lai o bŵer ocsideiddio lleol a thymheredd uchel yn creu micro-amgylchedd lle mae potensial arwyneb titaniwm yn disgyn islaw'r trothwy goddefol (tua 0.2V vs. SCE). Mae cyrydiad gweithredol yn cychwyn ar y safleoedd carbon halogedig hyn, gan ffurfio pyllau neu ffosydd.

Gostyngiad Meintiol mewn Ystod Goddefiad o Halogi Carbon

Mae profion electrocemegol dan reolaeth mewn 50% HNO₃ ar 85 gradd wedi sefydlu'r ystodau goddefol canlynol ar gyfer titaniwm Gradd 2 gyda lefelau carbon arwyneb amrywiol:

Arwyneb glân (<0.1 mg/cm² carbon, properly degreased and acid pickled): Passivation range from 0.1V to >2.0V vs SCE. Cyfradd cyrydu o dan 0.01 mm y flwyddyn ar draws pob potensial ymarferol. Dim tyllu ar ôl 1,000 o oriau.

Halogiad ysgafn (0.1-0.5 mg/cm² carbon, sy'n nodweddiadol o bas diseimio sengl): Ystod goddefgarwch wedi'i ostwng i 0.2-1.6V vs SCE. Ar botensial uwch na 1.6V (sy'n nodweddiadol ar gyfer asid nitrig crynodedig), mae dadansoddiad lleol yn cychwyn mewn safleoedd carbon. Dyfnder tyllu o 20-50 µm ar ôl 500 awr.

Halogiad cymedrol (0.5-2.0 mg/cm² carbon, o dynnu gweddillion iraid): Ystod goddefgarwch wedi'i ostwng ymhellach i 0.3-1.2V yn erbyn SCE. Uwchben 1.2V, mae cyrydiad gweithredol yn digwydd mewn safleoedd halogedig. Cyfradd cyrydu mewn smotiau carbon o 0.5-1.0 mm y flwyddyn. Mae tyllu yn treiddio i wal 1.0 mm o fewn 500-1,000 o oriau.

Heavy contamination (>2.0 mg/cm² carbon, smudges gweladwy neu olion bysedd): Amrediad goddefol wedi culhau i 0.4-0.8V vs SCE. Ar botensial asid nitrig nodweddiadol (1.0-1.4V), mae'r wyneb yn cyrydu'n weithredol mewn rhanbarthau halogedig. Ymosodiad lleol cyflym gyda chyfraddau treiddiad o fwy na 2 mm y flwyddyn.

Canllaw Rheoli Halogiad Carbon ar gyfer Gwasanaeth Asid Nitrig

Mae'r tabl canlynol yn darparu fframwaith penderfynu ar gyfer pennu gweithdrefnau glanhau yn seiliedig ar grynodiad asid nitrig a thymheredd gweithredu:

Peirianneg Y Tu Hwnt i Ddileu Carbon yn Unig

Mae trwch wal y tiwb yn darparu ffactor diogelwch unwaith y bydd pytiau a achosir gan garbon yn digwydd. Gall wal 1.5 mm â halogiad ysgafn oroesi 1,000 o oriau cyn treiddio i'r pwll, tra bod wal 0.8 mm yn methu o fewn 300 awr. Mae'r radd metel sylfaen hefyd yn addasu tueddiad: mae titaniwm Gradd 7 (0.15% Pd) yn arddangos ystod goddefiad ehangach ar arwynebau glân ond yn dangos culhau tebyg a achosir gan garbon. Felly, nid yw ychwanegu palladium yn gwneud iawn am lanhau gwael. Y lleoliadau mwyaf agored i niwed yw parthau sy'n cael eu heffeithio gan wres weldio lle gall iraid lluniadu gael ei bobi ar yr wyneb yn ystod weldio. Mae glanhau post-weld gyda brwsh gwifren dur di-staen (wedi'i neilltuo i ditaniwm yn unig) yn dileu halogiad carbon o weldiau. Rhaid i drin ar ôl glanhau ddefnyddio menig cotwm glân i atal olewau olion bysedd, sy'n cynnwys carbon a chloridau.

Gwneud Manyleb Gwybodus

Wrth nodi gwresogydd trydan titaniwm ar gyfer gwasanaeth asid nitrig, cynhwyswch ofyniad glendid wyneb yn y fanyleb caffael. Ei gwneud yn ofynnol bod holl gydrannau titaniwm yn cael eu diseimio alcalïaidd ac yna piclo asid (20% HNO₃ + 2% HF am 5 munud, yna ei rinsio'n drylwyr). Ar gyfer asid nitrig crynodedig sy'n uwch na 70% ar dymheredd uchel, nodwch fod y cyflenwr yn cynnal prawf dilysu goddefiad: trochwch gwpon cynrychioliadol yn yr asid nitrig a fwriedir ar dymheredd gweithredu am 24 awr, yna archwiliwch yn ficrosgopig am unrhyw bylu. Yn ystod y comisiynu, llenwch y system gyda 20% HNO₃ ar 50 gradd a'i gylchredeg am 2 awr i basio pob arwyneb a chael gwared ar unrhyw garbon gweddilliol. Monitro'r lliw asid nitrig; mae afliwiad melyn yn dynodi ffurfiant nitrogen ocsid o ocsidiad carbon, sy'n arwydd o lanhau annigonol. Trwy reoli halogiad carbon arwyneb fel paramedr hanfodol, mae'r peiriannydd yn sicrhau bod y gwresogydd titaniwm yn cyflawni ei ystod goddefiad llawn ac yn darparu gwasanaeth dibynadwy mewn amgylcheddau asid nitrig sy'n ocsideiddio'n gryf.