Quina és la concentració màxima permesa d'ions de coure (ppm) en una solució d'àcid sulfàmic al 10% a 80 graus abans que un tub d'escalfador de titani de grau 2 comenci a xapar coure i patir corrosió galvànica?
Deixa un missatge
Els ions de coure (Cu 2+ ) es poden xapar a la superfície de titani com a coure metàl·lic en àcid sulfàmic al 10% (H 2 NSO 3 H) a 80 graus segons la reacció Cu 2+ + 2 e - → Cu 0 . La presència del recobriment de coure genera un parell galvànic amb titani, que augmenta la disolució del metall del substrat anodic. Per evitar el revestiment, el contingut de coure ha de ser inferior a 50 ppm. Per sobre de 50 ppm, les plaques de coure surten ràpidament i es produeix una greu corrosió galvànica. El llindar està establert pel potencial de reducció del sobrepotencial d'evolució de coure i hidrogen sobre titani.
Com funciona el revestiment de coure i la corrosió galvànica del titani
En l'àcid sulfàmic, el titani és passiu amb un potencial de corrosió d'aproximadament -0,1 a +0.1 V versus Ag/AgCl. Els ions de coure tenen un potencial de reducció de +0.34 V . Quan la concentració de coure és superior a una concentració crítica, es supera el sobrepotencial de concentració local i el coure es diposita a la superfície de titani. El coure recobert és un càtode amb el titani exposat que actua com a ànode. La densitat de corrent galvànica pot arribar a 10–100 µA/cm2, donant lloc a una ràpida dissolució del titani a una velocitat de 0,2–2,0 mm per any.
Revestiment de coure quantitatiu i corrosió galvànica davant la concentració de Cu²⁺
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 >100 µA/cm2. La taxa de corrosió és d'1,50-3,00 mm/any.
Efecte de la concentració i la temperatura d'àcid sulfàmic sobre la tolerància al coure
The maximum permissible copper concentration falls with increasing acid concentration and temperature. In 5% sulfamic acid at 80℃ the critical Cu 2+ level is 100 ppm. At 10% and 80℃ the critical level is 50 ppm. The critical level is 30 ppm at 80℃ and 15%. The critical threshold at 20% and 80℃ is 20 ppm. Critical level 100 ppm at 10% and 60 ℃. Critical level 50 ppm at 10% and 80℃. 25 ppm is critical threshold at 100℃ and 10% Higher acid concentrations and temperatures enhance the rate of hydrogen evolution and influence the thermodynamics of the plating.
Guia de contaminació per coure en escalfadors d'àcid sulfàmic
La taula següent recomana la concentració màxima permesa d'ions de coure i tècniques de mitigació per als escalfadors de titani de grau 2 en àcid sulfàmic al 10% a 80 graus.
Cu2+ Concentració mesurada (ppm) Revestiment de coure Densitat de corrent galvànica (µA/cm2) Taxa de corrosió de titani (mm/any) Acció recomanada<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 Substitució immediata
Enginyeria més enllà del control de la concentració de coure
El grau de titani afecta la corrosió galvànica després del revestiment de coure. El grau 7 (estabilitzat amb pal·ladi) presenta taxes de corrosió galvànica 2-3 vegades inferiors al grau 2 amb el mateix dipòsit de coure. El gruix de la paret dóna un marge de corrosió, una paret de 2,0 mm amb corrosió induïda per coure a 0,2 mm per any dura 10 anys. Els agents complexants, per exemple, . 100 fins a 200 ppm d'EDTA es combinen amb ions de coure que impedeixen el revestiment. Les resines d'intercanvi iònic poden extreure coure de solucions d'àcid sulfàmic. El revestiment s'inhibeix per adsorció a la superfície de titani afegint un inhibidor específic del coure com el benzotriazol (10 ppm).
Una especificació informada
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 ppm compliquen el coure afegint 200 ppm d'EDTA o canviant la solució. Els escalfadors existents amb dipòsits de coure es poden netejar amb àcid nítric al 20% a 50 graus durant 30 minuts per dissoldre el coure sense danyar el titani. En el servei d'àcid sulfàmic, l'enginyer controla la concentració de coure per sota del llindar crític per evitar el revestiment de coure i la corrosió galvànica.
