グレード 2 チタン ヒーター チューブが銅メッキを開始し、電解腐食が始まる前に、80 度の 10% スルファミン酸溶液中の最大許容銅イオン濃度 (ppm) はどれくらいですか?

銅イオン (Cu 2+ ) は、反応 Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . に従って、10% スルファミン酸 (H 2 NSO 3 H) 中で 80 度で金属銅としてチタン表面にメッキできます。銅コーティングの存在により、チタンとのガルバニ対が生成され、基板金属の陽極溶解が増加します。メッキを避けるには、銅の含有量を 50 ppm 未満にする必要があります。 50 ppm を超えると、銅メッキが急速に剥がれ、深刻な電気腐食が発生します。しきい値は、銅の還元電位とチタンの水素発生過電位によって設定されます。

銅めっきとチタンの電解腐食はどのように機能しますか

スルファミン酸中では、チタンは不動態であり、Ag/AgCl に対して約 -0.1 ～ +0.1 V の腐食電位を持ちます。銅イオンの還元電位は +0.34 V です。銅濃度が臨界濃度よりも高い場合、局所濃度過電圧が克服され、銅がチタン表面に堆積されます。被覆された銅は陰極であり、露出したチタンは陽極として機能します。ガルバニック電流密度は 10 ～ 100 μA/cm2 に達する可能性があり、チタンは年間 0.2 ～ 2.0 mm の速度で急速に溶解します。

Cu²⁺濃度に対する定量的銅めっきと電解腐食

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 >100μA/cm2。腐食速度は 1.50 ～ 3.00 mm/ 年です。

スルファミン酸濃度と温度が銅耐性に及ぼす影響

最大許容銅濃度は、酸濃度と温度が上昇するにつれて低下します。 80 度の 5% スルファミン酸では、臨界 Cu 2+ レベルは 100 ppm です。 10% および 80 度では、臨界レベルは 50 ppm です。臨界レベルは 80 度、15% で 30 ppm です。 20% および 80 度での臨界しきい値は 20 ppm です。 10%、60度で臨界レベル100ppm。 10% および 80 度で臨界レベル 50 ppm . 25 ppm は、100 度および 10% での臨界閾値です。酸濃度と温度が高くなると、水素発生速度が増大し、めっきの熱力学に影響します。

スルファミン酸ヒーターの銅汚染に関するガイド

以下の表は、80 度の 10% スルファミン酸中でのグレード 2 チタン ヒーターの銅イオンの最大許容濃度と緩和手法を推奨しています。

Cu2+ 測定濃度 (ppm) 銅めっきのガルバニック電流密度 (µA/cm2) チタンの腐食速度 (mm/年) 推奨処置<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 即時交換
銅濃度制御を超えたエンジニアリング

チタンのグレードは、銅メッキ後の電解腐食に影響します。グレード 7 (パラジウム安定化) は、同じ銅析出物を含むグレード 2 よりも電気腐食速度が 2 ～ 3 倍低くなります。壁の厚さは腐食の許容範囲を示し、2.0 mm の壁では銅による年間 0.2 mm の腐食が 10 年間持続します。錯化剤（例: . 100 ～ 200 ppm EDTA）は、銅イオンと結合してめっきを防止します。イオン交換樹脂はスルファミン酸溶液から銅を抽出できます。ベンゾトリアゾール (10 ppm) などの銅特異的抑制剤を添加することにより、めっきはチタン表面への吸着によって抑制されます。

情報に基づいた仕様

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 では、200 ppm EDTA を追加するか、溶液を変更することで銅が複雑になります。銅が堆積した既存のヒーターは、20% 硝酸で 50 度、30 分間洗浄すると、チタンを傷つけることなく銅が溶解します。スルファミン酸サービスでは、エンジニアは銅めっきや電気腐食を避けるために銅濃度を臨界閾値以下に制御します。