У систему воде високе{0}}чистоће са траговима амонијака, који степен легуре титанијума (1, 2, 7 или 12) обезбеђује најнижу стопу ослобађања металних јона?

У фармацеутској производњи, производњи полупроводника и производњи електричне енергије, системи високе{0}}чистоће воде имају веома ниску укупну количину растворених чврстих материја (ТДС), често мању од 0,1 µС/цм проводљивости. Када такви системи захтевају потопљено грејање, материјал грејача не сме да емитује јоне метала који контаминирају производ или нарушавају квалитет воде. Амонијак у траговима (0,5-5 ппм) се често налази у претходним операцијама третмана или као регулатор пХ вредности; Чиста вода има веома добру укупну отпорност на корозију за све врсте титанијума, међутим присуство амонијака мења површинску електрохемију и стабилност пасивног филма, што резултира уочљивим варијацијама у брзинама ослобађања металних јона за степене 1, 2, 7 и 12. Избор одговарајуће класе зависи од познавања понашања легирајућих елемената и легирајућих елемената у контакту са 5 степени амонијака – 9 степени. на минимизирању испирања јона титанијума.

Механизми ослобађања јона титанијума у ​​амонизованој води високе чистоће

У води високе чистоће неутралног до благо алкалног пХ, титан производи веома ниску растворљивост, стабилан ТиО 2 пасивни филм. Међутим, амонијак (НХ$_{3}$) је агенс за стварање комплекса за јоне титанијума. Како се површина грејача загрева, фаворизује се следећа реакција: Ти⁴⁺ + нНХ3 → [Ти(НХ3)н]4+ комплекси. Ови растворљиви комплекси уклањају титанијум са површине, стално излажући нови метал оксидацији и одржавајући стабилну брзину ослобађања. Брзину ослобађања контролишу три елемента. Ово су; густина дефекта у пасивном филму (функција састава легуре), константа формирања комплекса (функција температуре) и локални пХ градијент на површини цеви. Степен 1, који има најнижу концентрацију кисеоника и гвожђа међу комерцијално чистим класама, обично производи најстехиометријскији и{14}}без дефеката пасивни филм. Степен 2 укључује знатно више гвожђа (0,20% мак наспрам 0,12% мак у степену 1) што резултира локализованим катодним местима и већом густином пасивне струје. Граде 7 (0,12-0,25% паладијум) и Граде 12 (0,3% молибден, 0,8% никал) имају додатке племенитих и прелазних метала који значајно мењају електричне карактеристике филма.

Квантитативне стопе ослобађања јона за сваку врсту титанијума

Следеће-стопе ослобађања титанијума у ​​стабилном стању мерене масеном спектрометријом индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-МС) су установљене у контролисаним тестовима урањања у симуловану воду високе{2}}чистоће која садржи 2 ппм НХ3 на 85 степени и са проводљивошћу мањом од µС/цм.

Титанијум 1. степена: брзина ослобађања титанијума 0,8-1,2 нг/цм2·дан. Основни метал високе{7}}чистоће (минимум 99,5% Ти) генерише најуједначенији пасивни филм са најнижом густином дефекта. Стабилизација алфа фазе без галванске хетерогености постиже се ко-допирањем кисеоником (0,10–0,15%).

Титанијум степена 2 Брзина елуирања титанијума 2,5 – 4,0 нг/цм2 . дан. Интерметалне честице богате гвожђем (Ти2Фе) су микро-катоде и повећавају густину пасивне струје за 2-3 пута већу од степена 1. Прихватљиво за индустријске системе воде, али није идеално за полупроводничке или фармацеутске примене.

Титанијум 7 степена: Брзина ослобађања титанијума од 1,0 до 1,8 нг/цм2·дан. Паладијум се акумулира на површини током оксидације, стимулишући процесе катодне редукције и смањујући густину пасивне струје испод нивоа 1. степена. Међутим, само испирање паладијума при 0,2–0,4 нг/цм2·дан доводи до контаминације племенитим металом.

Титанијум 12 степена: Брзина ослобађања титанијума 1,5-2,2 нг/цм 2 ·дан. Мо и Ни у пасивном филму формирају стабилне оксиде (МоО3, НиО). Укупно ослобађање метала (Ти + Мо + Ни) је 2,0-3,0 нг/цм2дан. Стопе емисије никла од 0,3-0,5 нг/цм2•дан могу бити проблематичне за неколико биолошких или каталитичких процеса.

Водич за избор квалитета титанијума према примени

Следећа табела представља матрицу одлучивања која ће вам помоћи у одабиру најбољег квалитета титанијума на основу стандарда квалитета воде и осетљивости крајње{0}}употребе.

Систем воде високе-чистоће и осетљивост на контаминацију Препоручени разлог за квалитет титанијума и карактеристике испирања метала
Испирање полупроводника (Мање или једнако 10 нм чвор), јони метала испод ппт детекције степена 1, електрополирана површина Најмање ослобађање јона титанијума (Мање или једнако 1,2 нг/цм2/дан). Ниједан од легирајућих елемената не загађује. Електрополирање додатно смањује површину. највиша премија трошкова
Фармацеутска вода за ињекције - УСП<643>Мониторинг укупног органског угљеника 1 или 7 степен 1 ​​пожељнији за минимално лужење адитива. Степен 7 прихватљив, под претпоставком да паладијум није ограничен. Немојте користити никл 12
Напојна вода котла за производњу електричне енергије (подкритична, 1000 пси) Амонијак > 2 ппм Граде 2 (редовно) Прихватљива умерена брзина испуштања са континуираним издувавањем и полирањем кондензата. Најгора оцена.
Вода високе чистоће за прераду хране (мешање пића) Амонијак из нуспроизвода дезинфекције Додавање молибдена 12. разреда пружа даљу отпорност на удубљење ако су хлориди спорадично присутни. Прихватите <0,5 ппб ослобађања никла у производ.
Тип И Лабораторијски аналитички систем воде (отпорност 18,2 МΩ·цм) Најнижа могућа позадина Оцена 7 са пасивном стабилизацијом филма Додавање паладијума заправо смањује ослобађање титана испод 1. степена. Потребна је потврда да паладијум неће ометати аналитичке процедуре.
Осим избора разреда легуре у инжењерству

Квалитет легуре није једини параметар који контролише емисију металних јона. Брзине ослобађања су прилично осетљиве на завршну обраду површине: електрополирана површина (Ра < 0,2 µм) има 30-40% мању површину од као-извучене цеви (Ра ≈ 1,0 µм) са истим геометријским димензијама, а самим тим ниже апсолутне стопе ослобађања у пропорцији. Пасивно предкондиционирање филма (одржавањем грејача на 70 степени у води високе чистоће 72 х пре сервисирања) омогућава филму да постигне стабилно стање и смањује почетне стопе ослобађања за 50-60%. Избор дебљине зида не утиче директно на брзину ослобађања по јединици површине, међутим дебљи зидови ће продужити век трајања пре евентуалне замене захваљујући равномерном стањивању (обично<0.01 mm/yr in high purity water).

Израда информиране спецификације

Ако наводите грејач од титанијума за систем воде високе чистоће са траговима амонијака, затражите од добављача сертификоване извештаје о испитивању материјала (МТР) у којима су наведени одређени разред легуре и ограничења елемената у траговима. За полупроводничке или фармацеутске апликације, где је најниже ослобађање метала критично, наведите титанијум степена 1 са електрополираним завршним слојем на Ра мањим од или једнаким 0,2 µм и фабричком пасивизацијом у дејонизованој води на 80 степени током 24 сата. Исплатива равнотежа за енергетске или индустријске примене нуди Граде 2. Увек упарите наведени ниво са рутином испирања која уклања површинске нечистоће из производње пре него што грејач почне да ради. Ова систематска методологија осигурава да ће титанијумски грејач додати врло мало металних јона у систем воде високе чистоће током животног века јединице.