チタン ヒート ロッドを 40 度の 2% 硝酸を含む 0.5% フッ化水素酸溶液に浸漬した場合、HNO₃ と HF の比 (2:1 対 . 5:1) は腐食形態を孔食から均一な薄化にどのように変化させますか?

フッ化水素酸 (HF) と硝酸 (HNO3) の混合物における HNO3 と HF の比率は、腐食形態を制御します。 2:1 の低い比率 (例: . 0.5% HF + 1% HNO3) では、不完全な不動態化により孔食が多く発生します。高い比率 (5:1、たとえば 0.5% HF + 2.5% HNO₃) では、酸化硝酸塩コーティングが局所的な破壊を防ぐため、均一な薄化が支配的になります。この転移は、硝酸がチタン表面を酸化して不動態化を促進するのに対し、フッ酸は不動態皮膜を溶解するために起こります。

酸比による形態遷移機構

硝酸は酸化剤であり、チタン上に TiO2 の保護コーティングを生成します。フッ化水素酸は TiO2 を溶解して可溶性 TiF6^2- . HF と比較して HNO3 濃度が高い場合、皮膜の生成速度が皮膜の崩壊速度を上回り、安定した不動態皮膜が得られます。皮膜が均一で腐食も均一です。適度に高い HF 濃度では、脆弱な領域でコーティングが継続的に剥離され、局所的な攻撃や孔食が発生します。

定量的な腐食形態 HNO3/HF 比

グレード 2 チタンを 0.5% HF とさまざまな HNO 3 の混合物中で 40 度で 500 時間制御したテストの結果を以下の表に示します。 HNO₃/HF 比 1:1 (HNO₃ 0.5%) では、腐食速度は 0.8 ～ 1.5 mm/年、形態は激しい孔食であり、孔食密度は 100 ～ 300 ピット/cm2 です。 2:1 (1.0% HNO3) では 0.5 ～ 1.0 mm/年、孔食形態、50 ～ 150 ピット/cm2. 3.1 (1.5% HNO3) 0.3 ～ 0.6 mm/年混合 10 ～ 50 ピット/cm2 4:1 (2.0% HNO3) では、速度は 0.2 ～ 0.4 mm/年、形態は均一に薄くなり、密度は 5 ～ 20 ピット/cm2 です。形態は 5:1 (2.5% HNO₃) で均一で、年間速度 0.15 ～ 0.30 mm、密度 < 5 ピット/cm2. 10:1 (5.0% HNO3) ペースは 0.10 ～ 0.20 mm/年、形態は均一、密度は 0 ピット/cm2 です。

均一な腐食に必要な HNO₃/HF 比に対する温度の影響

温度が上昇すると、均一な腐食のための最小 HNO 3 /HF 比が増加します。比率は 25 度で 3:1 で、推奨比率は 4:1 です。 40 ℃での比率は 4:1 で、推奨される比率は 5:1 です。50 ℃での比率は 5:1 で、推奨される比率は 6:1 です。 60 度では比率は 6:1 で、推奨比率は 8:1 です。比率は 70 度で 8:1 で、推奨値は 10:1 です。温度が高くなると HF 攻撃が加速され、不動態を維持するためにより多くの HNO 3 が必要になります。
**HF/HNO₃酸洗槽における酸比制御のガイド

以下は、40 度の HF/HNO3 混合物におけるグレード 2 およびグレード 7 のチタン ヒーターの HNO3/HF 比の推奨値の表です。

望ましい形態に対する推奨 HNO₃/HF 比 グレード 2 腐食速度 (mm/年) 腐食速度 (mm/年) グレード 7 孔食のリスク
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
混合 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0.4 中程度
許容可能なユニフォーム 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 低
均一 (理想的) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0.20 非常に低い
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

チタンのグレードは、必要な比率に大きな影響を与えます。グレード 7 (パラジウム-安定化) は、低い HNO3/HF 比 (グレード 2 の 4:1 と比較して 3:1) で均一な腐食を示し、腐食速度は 30 ～ 50% 低くなります。肉厚は腐食代です。 2.0 mm の壁 (0.20 mm/年の一様腐食) は 10 年です。酸洗い浴の HF および HNO3 濃度の毎日の分析。比率が 4:1 未満の場合は、HNO 3 . を追加します。温度は ±2 度以内に維持する必要があります。組成物を均一に保つために浴を撹拌する必要があります。

スマートな仕様の作成

40 度の 0.5% HF + 2% HNO3 溶液 (HNO3/HF 比 4:1) 中のチタン ヒート ロッドは、混合形態で年間 0.2 ～ 0.4 mm の腐食速度を示します。 HNO₃ の濃度が 2.5% (比率 5:1) に増加すると、速度を 0.15 ～ 0.30 mm/年に下げて均一に薄化することができます。グレード 7 チタンの場合、同じ比率 (5 対 1) で年間 0.10 ～ 0.20 mm の生産量が得られます。酸比を定期的にチェックし、必要に応じて HNO₃ を追加します。 HNO3 と HF の比率が 4:1 より大きい場合、エンジニアは腐食形態を孔食から均一な薄化に変化させることができるため、ヒーターの寿命を予測できます。