Која је максимална дозвољена концентрација јона бакра (ппм) у 10% раствору сулфаминске киселине на 80 степени пре него што цев за грејач од титанијума степена 2 почне да обрађује бакар и подлеже галванској корозији?

Јони бакра (Цу 2+) могу да се нанесу на површину титанијума као метални бакар у 10% сулфаминској киселини (Х 2 НСО 3 Х) на 80 степени према реакцији Цу 2+ + 2е - → Цу 0 . Присуство бакреног премаза генерише галвански пар који повећава разградњу титанијума. Да би се избегло облагање, садржај бакра мора бити мањи од 50 ппм. Изнад 50 ппм, бакарне плоче брзо излазе и долази до озбиљне галванске корозије. Праг је постављен потенцијалом редукције препотенцијала еволуције бакра и водоника на титанијуму.

Како функционише бакарно превлачење и галванска корозија на титанијуму

У сулфаминској киселини, титан је пасиван са потенцијалом корозије од око -0,1 до +0.1 В у односу на Аг/АгЦл. Јони бакра имају потенцијал редукције од +0.34 В. Када је концентрација бакра виша од критичне концентрације, локални прекомерни потенцијал концентрације се превазилази и бакар се таложи на површини титанијума. Обложени бакар је катода са изложеним титанијумом који делује као анода. Густина галванске струје може да достигне 10–100 µА/цм2, што резултира брзим растварањем титанијума брзином од 0,2–2,0 мм годишње.

Квантитативно бакрено превлачење и галванска корозија против концентрације Цу²⁺

Grade 2 titanium has been proven in controlled testing in 10% sulfamic at 80°C for 500 hours as follows: At 0 ppm Cu 2+ no copper plating was observed. The galvanic current is 0 µA/cm 2 and the titanium corrosion rate is 0.01-0.03 mm year-1 . Trace plating is possible at 10 ppm, galvanic current is 0 to 1 µA/cm2, and corrosion rate is 0.02 to 0.05 mm per year. Light plating is noticed at 25 ppm, galvanic current 1-5 µA/cm2 and corrosion rate 0.03-0.08 mm/year. At 50 ppm, the moderate level of plating, the galvanic current is 5–15 µA/cm² and the corrosion rate is 0.08–0.20 mm per year, the critical threshold. At 100 ppm, substantial plating is observed, the galvanic current is 15–40 µA/cm2 and the corrosion rate is 0.20–0.50 mm per year. The galvanic current is 40-100 µA/cm 2 and the corrosion rate is 0.50-1.50 mm per year. The surface is completely plated at 250 ppm. At 500 ppm, the surface is 100% copper plated and galvanic current is >100µА/цм2. Стопа корозије је 1,50-3,00 мм/год.

Ефекат концентрације и температуре сулфаминске киселине на толеранцију бакра

Максимална дозвољена концентрација бакра пада са повећањем концентрације киселине и температуре. У 5% сулфаминској киселини на 80 степени критични ниво Цу 2+ је 100 ппм. При 10% и 80 степени критични ниво је 50 ппм. Критични ниво је 30 ппм на 80 степени и 15%. Критични праг на 20% и 80 степени је 20 ппм. Критични ниво 100 ппм на 10% и 60 степени. Критични ниво 50 ппм на 10% и 80 степени . 25 ппм је критични праг на 100 степени и 10% Више концентрације киселине и температуре повећавају брзину еволуције водоника и утичу на термодинамику превлаке.

Водич за контаминацију бакром у грејачима сулфаминске киселине

Табела испод препоручује максималну дозвољену концентрацију јона бакра и технике ублажавања за грејаче од титанијума 2 степена у 10% сулфаминској киселини на 80 степени.

Цу{0}} Измерена концентрација (ппм) Бакарна галванска густина струје (µА/цм2) Брзина корозије титанијума (мм/годишње) Препоручена радња<25 None 0-5 <0.08None 25–50 Light 5–15 0.05–0.12Monitor weekly 50-75 Moderate 15-30 0.12-0.25Add chelating agent .
75-100 Heavy 30-60 0.25-0.50 Replacement of solution >100 Severe >60 >0,50 Непосредна замена
Инжењеринг изван контроле концентрације бакра

Степен титанијума утиче на галванску корозију након бакрења. Степен 7 (стабилизован са паладијумом) показује стопе галванске корозије 2-3 пута ниже од степена 2 са истим депозитом бакра. Дебљина зида даје могућност корозије, зид од 2,0 мм са корозијом изазваном бакром од 0,2 мм годишње траје 10 година. Комплексирајући агенси, нпр. . 100 до 200 ппм ЕДТА се комбинују са јонима бакра који спречавају наношење слоја. Јоноизмењивачке смоле могу екстраховати бакар из раствора сулфаминске киселине. Облагање се инхибира адсорпцијом на површини титанијума додавањем инхибитора специфичног за бакар као што је бензотриазол (10 ппм).

Информисана спецификација

For a Grade 2 titanium heater in 10% sulfamic acid at 80°C keep the copper ion concentration below 25 ppm to be below the plating threshold of 50 ppm for safety. Check copper levels weekly with atomic absorption spectroscopy or colorimetric test strips. If the concentration is >50 ппм компликује бакар додавањем 200 ппм ЕДТА или промени раствор. Постојећи грејачи са наслагама бакра могу се очистити са 20% азотне киселине на 50 степени у трајању од 30 минута да би се бакар растворио без оштећења титанијума. У сервису сулфаминске киселине, инжењер контролише концентрацију бакра испод критичног прага како би се избегао бакарно превлачење и галванска корозија.