สำหรับแท่งความร้อนไทเทเนียมที่แช่ในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก 0.5% โดยมีกรดไนตริก 2% ที่ 40 องศา อัตราส่วนของ HNO₃ ต่อ HF (2:1 เทียบกับ. 5:1) จะเปลี่ยนสัณฐานวิทยาการกัดกร่อนจากรูพรุนเป็นการทำให้ผอมบางสม่ำเสมอได้อย่างไร

อัตราส่วนของ HNO₃ ต่อ HF ในส่วนผสมของกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) และกรดไนตริก (HNO₃) จะควบคุมลักษณะทางสัณฐานวิทยาของการกัดกร่อน ที่อัตราส่วนต่ำ 2:1 (เช่น. 0.5% HF + 1% HNO3) การเกิดหลุมจะมีอิทธิพลเหนือกว่าเนื่องจากการทำให้เกิดทู่ที่ไม่สมบูรณ์ ที่อัตราส่วนสูง (5:1 เช่น 0.5% HF + 2.5% HNO₃) การทำให้ผอมบางสม่ำเสมอมีอิทธิพลเหนือกว่า เนื่องจากการเคลือบออกซิไดซ์ไนเตรตขัดขวางการสลายเฉพาะจุด การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกรดไนตริกออกซิไดซ์พื้นผิวไทเทเนียมและส่งเสริมการสร้างทู่ ในขณะที่กรดไฮโดรฟลูออริกจะละลายฟิล์มแพสซีฟ

กลไกการเปลี่ยนผ่านทางสัณฐานวิทยาด้วยอัตราส่วนกรด

กรดไนตริกเป็นสารออกซิไดซ์และสร้างสารเคลือบป้องกัน TiO₂ บนไททาเนียม กรดไฮโดรฟลูออริกละลาย TiO2 ให้เป็น TiF6^2- . ที่ความเข้มข้นสูงของ HNO3 เทียบกับ HF อัตราการสร้างฟิล์มจะเกินกว่าอัตราการแตกตัวของฟิล์มและผลลัพธ์ของฟิล์มพาสซีฟที่เสถียร ฟิล์มมีความสม่ำเสมอและการกัดกร่อนสม่ำเสมอ ที่ความเข้มข้นของ HF ที่สูงปานกลาง สารเคลือบจะถูกลอกออกอย่างต่อเนื่องในบริเวณที่เปราะบาง ส่งผลให้เกิดการโจมตีและการเกิดรูพรุนเฉพาะจุด

สัณฐานวิทยาการกัดกร่อนเชิงปริมาณ อัตราส่วน HNO3/HF

ผลลัพธ์ของการทดสอบแบบควบคุมด้วยไทเทเนียมเกรด 2 ในส่วนผสม 0.5% HF และ HNO 3 ที่แตกต่างกันที่ 40 องศา เป็นเวลา 500 ชั่วโมง มีดังต่อไปนี้ ที่อัตราส่วน HNO₃/HF 1:1 (0.5% HNO₃) อัตราการกัดกร่อนอยู่ที่ 0.8–1.5 มม./ปี ลักษณะทางสัณฐานวิทยาคือการเกิดหลุมที่รุนแรง และความหนาแน่นของการเกิดหลุมคือ 100–300 หลุม/ซม.² เป็น 0.5–1.0 มม./ปีที่ 2:1 (1.0% HNO3) รูปร่างของรูพรุน 50–150 หลุม/ซม.2. 3.1 (1.5% HNO3) 0.3-0.6 มม./ปี ผสม 10-50 หลุม/ซม.2 ที่ 4:1 (2.0% HNO₃) อัตราคือ 0.2–0.4 มม./ปี สัณฐานวิทยามีความบางสม่ำเสมอและมีความหนาแน่น 5–20 หลุม/ซม.² สัณฐานวิทยาเป็นเนื้อเดียวกันที่ 5:1 (2.5% HNO₃) ด้วยอัตรา 0.15–0.30 มม. ต่อปี และความหนาแน่น < 5 หลุมต่อซม.². 10:1 (5.0% HNO3) อัตราก้าวคือ 0.10-0.20 มม./ปี รูปร่างที่สม่ำเสมอและความหนาแน่น 0 หลุม/ซม.2

ผลของอุณหภูมิต่ออัตราส่วนที่ต้องการของ HNO₃/HF สำหรับการกัดกร่อนสม่ำเสมอ

ด้วยอุณหภูมิ อัตราส่วน HNO 3 /HF ขั้นต่ำสำหรับการกัดกร่อนสม่ำเสมอจะเพิ่มขึ้น อัตราส่วนคือ 3:1 ที่ 25 องศา และอัตราส่วนที่แนะนำคือ 4:1 อัตราส่วนที่อุณหภูมิ 40 องศา C คือ 4: 1 และอัตราส่วนที่แนะนำคือ 5: 1 อัตราส่วนที่ 50 องศาคือ 5:1 และอัตราส่วนที่แนะนำคือ 6:1 ที่ 60 องศา อัตราส่วนคือ 6:1 และอัตราส่วนที่แนะนำคือ 8:1 อัตราส่วนคือ 8 : 1 ที่ 70 องศา และที่แนะนำคือ 10 : 1 อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเร่งการโจมตีของ HF และต้องการ HNO 3 มากขึ้นเพื่อรักษาความเฉื่อย
**คำแนะนำในการควบคุมอัตราส่วนกรดในอ่างดอง HF/HNO₃

ด้านล่างนี้คือตารางคำแนะนำสำหรับอัตราส่วน HNO₃/HF สำหรับเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมเกรด 2 และเกรด 7 ในส่วนผสม HF/HNO₃ ที่ 40 องศา

อัตราส่วน HNO₃/HF ที่แนะนำสำหรับสัณฐานวิทยาที่ต้องการ เกรด 2 อัตราการกัดกร่อน (มม./ปี) อัตราการกัดกร่อน (มม./ปี) เกรด 7 ความเสี่ยงของการเกิดรูพรุน
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
มิกซ์ 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0.4 ปานกลาง
เครื่องแบบที่ยอมรับได้ 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 ต่ำ
เครื่องแบบ (อุดมคติ) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0.20 ต่ำมาก
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

เกรดไทเทเนียมมีผลอย่างมากต่ออัตราส่วนที่ต้องการ เกรด 7 (แพลเลเดียม-เสถียร) แสดงการกัดกร่อนสม่ำเสมอที่อัตราส่วน HNO₃/HF ที่ต่ำกว่า (3:1 เทียบกับ 4:1 สำหรับเกรด 2) และอัตราการกัดกร่อนต่ำกว่า 30-50% ความหนาของผนังคือค่าเผื่อการกัดกร่อน ผนังหนา 2.0 มม. (การกัดกร่อนสม่ำเสมอ 0.20 มม./ปี) มีอายุการใช้งาน 10 ปี การวิเคราะห์รายวันของอ่างดองสำหรับความเข้มข้นของ HF และ HNO3 หากอัตราส่วนน้อยกว่า 4:1 ให้เติม HNO 3 . ควรรักษาอุณหภูมิให้อยู่ภายใน ±2 องศา ควรคนอ่างอาบน้ำเพื่อให้ส่วนผสมสม่ำเสมอ

การเขียนข้อกำหนดอัจฉริยะ

แท่งความร้อนไทเทเนียมในสารละลาย HNO3 0.5% HF + 2% ที่ 40 องศา (HNO3/HF อัตราส่วน 4:1) มีอัตราการกัดกร่อน 0.2-0.4 มม. ต่อปี โดยมีสัณฐานวิทยาแบบผสม หากความเข้มข้นของ HNO₃ เพิ่มขึ้นเป็น 2.5% (อัตราส่วน 5:1) อัตราจะลดลงเหลือ 0.15–0.30 มม./ปี เพื่อให้ผอมบางสม่ำเสมอ สำหรับไทเทเนียมเกรด 7 อัตราส่วนเดียวกัน (5 ต่อ 1) จะให้ผลผลิต 0.10 ถึง 0.20 มม. ต่อปี ตรวจสอบอัตราส่วนกรดอย่างสม่ำเสมอ และเติม HNO₃ ตามความจำเป็น เมื่ออัตราส่วน HNO3 ต่อ HF มากกว่า 4:1 วิศวกรสามารถเปลี่ยนสัณฐานวิทยาของการกัดกร่อนจากการเกิดรูพรุนเป็นการทำให้ผอมบางสม่ำเสมอ และคาดการณ์อายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนได้