120 度の 50% 水酸化ナトリウム中では、PFA (パーフルオロアルコキシ) コーティングがチタン基材を腐食性の攻撃から保護します。しかし、コーティングの多孔性 (ピンホール) により、苛性溶液がチタン基材に到達し、急速な腐食を引き起こします。腐食性の攻撃を防ぐための最大許容コーティング気孔率は、1 平方センチメートルあたり 5 個のピンホールです。このレベルを超えると、腐食剤がピンホールを通って浸透し、コーティングのアンダーカットやチタンの孔食を引き起こします。各ピンホールは、チタンが露出する局所的なガルバニ電池として機能します。

コーティング欠陥による腐食のメカニズム

PFA コーティングは NaOH に対して化学的に不活性ですが、ピンホールが存在すると苛性溶液がチタン基材に接触します。 120 度では、50% NaOH 中のチタンは年間 0.2 ～ 0.5 mm の腐食速度を示します。小さな露出領域 (ピンホール) が大きなコーティング領域 (陰極) に対して陽極となり、電流が集中して急速な局所腐食を引き起こします。腐食生成物によりコーティングが削られ、コーティングが浮き上がり、より多くのチタンが露出します。

定量的なピンホール密度とチタン腐食

120 度の 50% NaOH 中で 1,000 時間にわたる制御されたテストにより、PFA- コーティングされたグレード 2 チタンについて次のことが確立されました。ピンホール/cm2 が 0 (完全なコーティング) では、チタンの腐食は年間 0 mm で、コーティングはそのまま残ります。 1 cm2 あたり 1 ～ 5 個のピンホールがある場合、チタンの腐食速度は年間 0.02 ～ 0.08 mm となり、ピンホールの下に局所的な孔食が発生します。ピンホールが 1 cm2 あたり 5 ～ 10 個になると、その速度は年間 0.08 ～ 0.20 mm となり、コーティングのアンダーカットが始まります。 1cm2 あたり 10 ～ 20 個のピンホールが発生すると、その速度は年間 0.20 ～ 0.50 mm となり、コーティングの剥離が発生します。ピンホールが 1 cm2 あたり 20 個を超えると、その速度は年間 0.50 mm を超え、コーティングは完全に機能しなくなります。

コーティング品質管理ガイド

情報に基づいた仕様の作成

120 度、50% NaOH 中で PFA- コーティングされたチタン ヒーターの場合、コーティングの最大気孔率を 1 平方センチメートルあたり 5 個のピンホールと指定します。ピンホールを検出するには、15 kV でのスパーク試験が必要です。コーティングの気孔率を制御することで、エンジニアはチタン基材への腐食を防ぎます。