En tiocianat de sodi al 30% (NaSCN) a 80 graus, els anions de tiocianat (SCN⁻) s'adsorbeixen fortament a la superfície de titani, formant una barrera protectora. Quan hi ha ions clorur, SCN⁻ competeix pels llocs d'adsorció superficial. Com que l'SCN⁻ té una afinitat d'adsorció més alta que el Cl⁻, desplaça el clorur de la superfície, evitant la picat-induïda per clorur. L'eficiència d'inhibició augmenta amb la concentració de SCN⁻. A una relació molar SCN⁻ a Cl⁻ per sobre de 2, la picada es suprimeix completament. La pel·lícula protectora consisteix en un complex de -tiocianat de titani que bloqueja l'accés del clorur a la superfície metàl·lica.

El mecanisme d'adsorció competitiva i d'inhibició de pitting

El tiocianat és una base suau que forma forts enllaços covalents amb àtoms de la superfície de titani. El clorur és una base dura que forma enllaços electrostàtics més febles. En solucions mixtes, SCN⁻ s'adsorbeix preferentment, ocupant llocs de superfície que d'altra manera estarien disponibles per al clorur. La capa de SCN⁻ adsorbida també canvia la càrrega superficial, repel·lent els ions de clorur. La inhibició segueix una isoterma de Langmuir, amb la cobertura superficial θ=(K[SCN⁻])/(1 + K[SCN⁻]), on K és la constant d'equilibri d'adsorció.

Inhibició quantitativa de picadura com a funció de la relació SCN⁻/Cl⁻

Les proves controlades en solucions amb 1.000 ppm de Cl⁻ a 80 graus i concentracions variables de SCN⁻ durant 500 hores han establert el següent per al titani de grau 2. Amb una relació molar SCN⁻/Cl⁻ de 0 (0 ppm SCN⁻), la densitat de picat és de 50 a 150 pits per cm² i la profunditat màxima de la fossa és de 200 a 500 µm. Amb una proporció de 0,5 (500 ppm SCN⁻), la densitat de picat és de 10 a 30 pous per cm² i la profunditat de fosa és de 50 a 100 µm. Amb una proporció d'1,0 (1.000 ppm SCN⁻), la densitat de picat és de 2 a 10 pous per cm² i la profunditat de pou és de 10 a 30 µm. Amb una proporció de 2,0 (2.000 ppm SCN⁻), la densitat de picat és de 0 pous per cm² i la profunditat de pou és de 0 µm (protecció completa). A una proporció de 5,0 (5.000 ppm SCN⁻), la densitat de picat és 0 i la profunditat de pou és 0.

Influència de la temperatura i la concentració de clorurs en la relació crítica

La relació mínima SCN⁻/Cl⁻ necessària per a una protecció completa augmenta amb la temperatura. A 40 graus, la relació és de 0,8. A 60 graus, la relació és 1,2. A 80 graus, la relació és de 2,0. A 100 graus, la relació és de 3,0. La proporció requerida també augmenta amb la concentració de clorur; a 500 ppm de Cl⁻, la proporció és 1,5; a 1.000 ppm de Cl⁻, la proporció és 2,0; a 5.000 ppm de Cl⁻, la proporció és 3,0.

Guia de concentració de tiocianat per a la prevenció de picats de clorur

La taula següent ofereix recomanacions per a la concentració de SCN⁻ per evitar les picades induïdes per clorur-en escalfadors de titani de grau 2 a 80 graus .

Enginyeria més enllà del control de la concentració de tiocianats

El grau de titani afecta la concentració de SCN⁻ requerida. El grau 7 (pal·ladi-estabilitzat) té un requisit més baix (proporció SCN⁻/Cl⁻ d'1,0-1,5 a 80 graus) a causa de la seva superfície més noble. El gruix de la paret proporciona un marge de penetració de la fossa si la inhibició és incompleta. El pH de la solució afecta l'estabilitat de SCN⁻; a pH inferior a 4, SCN⁻ s'hidrolitza a HCN i es perd. A pH superior a 10, SCN⁻ és estable. La presència d'agents oxidants (per exemple, Fe³⁺) pot oxidar SCN⁻ a sulfat, reduint la inhibició.

Elaboració d'una especificació informada

Per a una barra de calor de titani amb tiocianat de sodi al 30% a 80 graus amb contaminació de clorur, mantingueu una relació molar SCN⁻/Cl⁻ per sobre de 2,0 per evitar la picada. Si es desconeix la concentració de clorur, mantingueu SCN⁻ a 5.000 ppm (0,5%) com a inhibidor general. Controleu setmanalment la concentració de SCN⁻ mitjançant la valoració. Si la proporció baixa per sota de 2,0, afegiu tiocianat de sodi. Per als escalfadors existents amb picat, augmenteu la concentració de SCN⁻ a 10.000 ppm temporalment per revisar la superfície. Mitjançant l'ús de tiocianat com a adsorbat competitiu, l'enginyer protegeix els escalfadors de titani de les picades induïdes per clorur-.