30% チオシアン酸ナトリウム溶液を 80 度で再加熱するために使用されるチタン ヒート ロッドの場合、チオシアン酸アニオンはどのようにして塩化物-誘発の孔食を競合的に抑制しますか?

チオシアン酸アニオン (SCN-) は 30% チオシアン酸ナトリウム (NaSCN) 中で 80 度でチタン表面に強く吸着し、保護バリアを形成することがわかりました。 Cl- イオンは表面の吸着サイトをめぐって SCN- と競合します。 SCN-はCl-よりも高い吸着親和性を持っているため、表面から塩化物を追い出し、塩化物-によって引き起こされる孔食を防ぎます。抑制効率はSCN- .の濃度によって増加します。SCN- / Cl-のモル比が2より高い場合、孔食は完全に抑制されます。保護コーティングはチタン-チオシアネート錯体であり、金属表面への塩化物の侵入を防ぎます。

競合吸着と孔食抑制のメカニズム

チオシアン酸塩は柔らかい塩基であり、チタンの表面原子に強力に共有結合します。塩化物は硬い塩基であり、弱い静電気接続を形成します。混合溶液中では、SCN⁻は塩化物が利用できる表面部位を優先的に吸着してブロックします。堆積された SCN 層も表面電荷を変更し、塩化物イオンをはじきます。阻害はラングミュア等温線 θ  K[SCN  ] 1  K[SCN  ] (1) に従います。ここで、θ は表面被覆率、K は吸着平衡定数です。

SCN- / Cl- 比の関数としての定量的孔食抑制

グレード 2 チタンについては、80 度、さまざまな SCN- 濃度の 1,000 ppm Cl- 溶液中で 500 時間の管理されたテストによって確立されています。 SCN - /Cl - モル比 0 (0 ppm SCN - ) 孔食密度 50-150 ピット/cm2 最大孔深さ 200-500 ミクロン 比率 0.5 (500 ppm SCN-) での孔食密度は 10-30 ピット/cm2 およびピットの深さは50〜100μmです。孔食密度は 2 ～ 10 ピット/cm 2 で、比率 1.0 (1,000 ppm SCN -) でピット深さは 10 ～ 30 μm です。比率 2.0 (2,000 ppm SCN -) では、孔食密度は 0 ピット/cm2、ピット深さは 0 μm (完全保護) です。比率 5.0 (5000 ppm SCN -) では、孔食密度は 0、孔食深さは 0 です。

温度と塩化物濃度の関数としての臨界比

温度が上昇すると、完全な保護のための SCN-/Cl- の最小比率が増加します。 40度では比率は0.8です。 60度では比率は1.2です。比率は 80 度で 2.0 です。 100度での比率は3.0です。必要な比率も塩化物濃度とともに増加します。 500 ppm Cl-では比率は 1.5、1,000 ppm Cl-では比率は 2.0、5,000 ppm Cl-では比率は 3.0 です。

チオシアン酸塩: 塩化物による孔食防止の秘密

次の表は、80 度で動作するグレード 2 チタン ヒーターでの塩化物による孔食を回避するための SCN⁻ 濃度に関するガイダンスを示しています。{0}}

塩化物濃度、ppm 完全な保護のための最小 SCN−、ppmSCN⁻ (ppm) 推奨 SCN-/Cl- モル比100 200 300 2.0 250 500 750 2.0 500 1、000 1、500 2.0 1、000 2、000 3、000 2.0 2、000 4、000 6、000 2.0 5、000 10、000 15、000 2.0 チオシアン酸濃度制御を超えたエンジニアリング

チタンのグレードによって、必要な SCN⁻ 濃度が決まります。グレード 7 (パラジウム安定化) は、表面がより貴であるため、必要性は低くなります (80℃で 1.0-1.5 SCN-/Cl- 比)。壁の厚さは、抑制が完了していない場合のピット貫通許容量を提供します。 SCN- の安定性は pH に依存します。 pH < 4 では、SCN- は HCN に加水分解され、失われます。 SCN⁻ は pH > 10 で安定です。酸化性物質 (Fe3+ など) は SCN⁻ を酸化して硫酸塩にし、阻害を減少させる可能性があります。

情報に基づいた仕様

塩化物汚染のある 80 度、30% チオシアン酸ナトリウム中のチタン ヒート ロッドの場合、孔食を避けるために、モル比 SCN-/Cl- を 2.0 以上に維持する必要があります。塩化物含有量が不明な場合は、一般的な禁止剤として SCN- を 5,000 ppm (0.5%) で使用してください。 SCN- 濃度をチェックするための毎週の滴定。比率が 2.0 を下回る場合は、チオシアン酸ナトリウムを追加します。孔食のある既存のヒーターの場合は、表面を再不動態化するために、短時間で SCN⁻ 濃度を 10,000 ppm まで増加させます。エンジニアはチオシアン酸塩を競合吸着剤として使用し、チタンヒーターを塩化物の孔食から保護します。