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、ガルバニック腐食が始まる前に、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?
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80 度の 10% スルファミン酸 (H₂NSO₃H) 中では、銅イオン (Cu²⁺) が金属銅としてチタン表面にメッキされます。メッキされた銅はチタンとガルバニックカップルを形成し、下地金属の陽極溶解を促進します。めっきを防止するための最大許容銅濃度は 50 ppm です。 50 ppm を超えると、銅メッキが急速に発生します。 100 ppm を超えると、重度の電気腐食が発生します。
定量的銅めっきと電解腐食
10% スルファミン酸中で 80 度、500 時間:
| Cu2⁺ (ppm) | 銅メッキが観察されましたか? | ガルバニック電流 (µA/cm²) | チタンの腐食速度 (mm/年) |
|---|---|---|---|
| 0 | いいえ | 0 | 0.01–0.03 |
| 10 | いいえ | 0–1 | 0.02–0.05 |
| 25 | トレース | 1–5 | 0.03–0.08 |
| 50 | ライト | 5–15 | 0.08–0.20 |
| 100 | 適度 | 15–40 | 0.20–0.50 |
| 250 | 重い | 40–100 | 0.50–1.50 |
| 500 | 継続的 | 100–200 | 1.50–3.00 |
酸の濃度と温度の影響
| スルファミン酸 (%) | 温度（度） | めっきの臨界 Cu²⁺ (ppm) | 推奨最大 Cu²⁺ (ppm) |
|---|---|---|---|
| 5 | 80 | 100 | 75 |
| 10 | 60 | 100 | 75 |
| 10 | 80 | 50 | 30 |
| 15 | 80 | 30 | 20 |
| 20 | 80 | 20 | 10 |
銅汚染管理ガイド
| 測定された Cu2⁺ (ppm) | 推奨されるアクション | 予想される Ti 腐食速度 (mm/年) |
|---|---|---|
| <25 | なし | <0.05 |
| 25–50 | 毎週監視します。キレート剤を加える | 0.05–0.15 |
| 50–100 | 溶液を交換するか、イオン交換を使用してください | 0.15–0.40 |
| >100 | すぐに溶液を交換 | >0.40 |
エンジニアリングに関する推奨事項
80 度でのスルファミン酸処理の場合は、銅濃度を 30 ppm 未満に維持して、めっき閾値 50 ppm 未満の安全マージンを確保します。銅を除去するには、イオン交換樹脂またはキレート樹脂を使用します。銅イオン濃度を制御することで、エンジニアは銅メッキによる電気腐食を防止します。
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110 度の 50% 炭酸カリウム溶液中で動作するチタン ヒート ロッドの場合、溶存酸素レベル (0.5 ppm 対 . 5 ppm) はチタン酸不動態層の安定性をどのように変化させますか?
110 度の 50% 炭酸カリウム (K2CO3) 中では、チタン表面に保護チタン酸カリウム (K2TiO3) 層が形成されます。溶存酸素 (DO) はチタン酸塩の形成に重要です。低 DO (0.5 ppm) では、チタン酸塩層は薄く (0.1 ～ 0.5 μm) 多孔質となり、保護が不十分になります。高い DO (5 ppm) では、層はより厚く (1 ～ 3 μm) 緻密になり、腐食速度が 5 ～ 10 分の 1 に減少します。
定量的不動態化層の安定性と溶存酸素の関係
50% K₂CO₃ 中で 110 度、1,000 時間:
| DO (ppm) | チタン酸塩層の厚さ (μm) | 腐食速度 (mm/年) | 表面状態 |
|---|---|---|---|
| 0（脱気） | 0.05–0.1 | 0.15–0.30 | 暗色、多孔性 |
| 0.5 | 0.1–0.3 | 0.08–0.15 | グレー、中程度 |
| 2 | 0.5–1.0 | 0.03–0.08 | ライトグレー |
| 5 | 1.0–2.0 | 0.01–0.03 | 明るく保護的 |
| 10 | 2.0–3.0 | 0.005–0.015 | 明るい、安定した |
DO 要求量に対する温度の影響
| 温度（度） | 安定した不動態化のための最小 DO (ppm) | 推奨DO（ppm） |
|---|---|---|
| 80 | 1 | 3 |
| 100 | 2 | 5 |
| 110 | 3 | 6 |
| 120 | 4 | 8 |
溶存酸素管理ガイド
| 測定されたDO (ppm) | チタン酸塩層の安定性 | 推奨されるアクション |
|---|---|---|
| >5 | 素晴らしい | なし |
| 3–5 | 良い | 毎週監視する |
| 1–3 | 限界 | スパージエア |
| 0.5–1 | 貧しい | エアレーションを増やす |
| <0.5 | 不安定 | 再設計;酸化剤を加える |
エンジニアリングに関する推奨事項
110 度で 50% K₂CO₃ の場合、エア スパージングまたは酸素注入により溶存酸素を 5 ppm 以上に維持します。 DO を制御することで、エンジニアは安定した保護チタン酸カリウム層を促進し、腐食を最小限に抑えます。
