Kurš titāna sakausējuma klase (1, 2, 7 vai 12) nodrošina zemāko metāla jonu izdalīšanās ātrumu augstas-tīrības ūdens sistēmā ar nelielu amonjaku?

Farmācijas ražošanā, pusvadītāju ražošanā un elektroenerģijas ražošanā augstas{0}}tīrības ūdens sistēmām ir ļoti zems kopējais izšķīdušo cieto vielu daudzums (TDS), bieži vien mazāk nekā 0,1 µS/cm vadītspēja. Ja šādām sistēmām nepieciešama iegremdēta apkure, sildītāja materiāls nedrīkst izdalīt metāla jonus, kas piesārņo produktu vai kaitē ūdens kvalitātei. Amonjaka pēdas (0,5–5 ppm) bieži tiek atrastas iepriekšējās apstrādes operācijās vai kā pH regulētājs; Tīram ūdenim ir ļoti laba vispārējā izturība pret koroziju visām titāna kategorijām, tomēr amonjaka klātbūtne izmaina virsmas elektroķīmiju un pasīvās plēves stabilitāti, kā rezultātā 1., 2., 7. un 12. pakāpes metālu jonu izdalīšanās ātrums var atšķirties. Piemērotas kvalitātes izvēle ir atkarīga no zināšanām par sakausējuma elementu uzvedību saskarē ar 0–9 mm paaugstinātu temperatūru (6–9 mm). līdz minimumam samazinot titāna jonu izskalošanos.

Titāna jonu izdalīšanās mehānismi augstas tīrības amonjaka ūdenī

Augstas tīrības ūdenī ar neitrālu līdz viegli sārmainu pH titāns rada ļoti zemas šķīdības, stabilu TiO 2 pasīvo plēvi. Tomēr amonjaks (NH$_{3}$) ir titāna jonu kompleksveidotājs. Sildītāja virsmai kļūstot karstākai, tiek veicināta šāda reakcija: Ti⁴⁺ + nNH3 → [Ti(NH3)n]4+ kompleksi. Šie šķīstošie kompleksi noņem titānu no virsmas, pastāvīgi pakļaujot jaunu metālu oksidācijai un saglabājot vienmērīgu izdalīšanās ātrumu. Izdalīšanās ātrumu kontrolē trīs elementi. Tie ir; defektu blīvums pasīvajā plēvē (sakausējuma sastāva funkcija), kompleksa veidošanās konstante (temperatūras funkcija) un vietējais pH gradients caurules virsmā. 1. pakāpe, kurā ir viszemākā skābekļa un dzelzs koncentrācija starp komerciāli tīrajām klasēm, parasti rada visstehiometriskāko un{14}befektīvāko pasīvo plēvi. 2. pakāpē ir ievērojami vairāk dzelzs (0,20% maksimums salīdzinājumā ar 0,12% maksimumu 1. pakāpē), kas rada lokalizētas katoda vietas un lielāku pasīvās strāvas blīvumu. 7. pakāpei (0,12–0,25% pallādija) un 12. pakāpei (0,3% molibdēna, 0,8% niķeļa) ir cēlmetālu un pārejas metālu piedevas, kas būtiski maina plēves elektriskās īpašības.

Kvantitatīvie jonu izdalīšanās rādītāji katrai titāna klasei

Tālāk norādītie līdzsvara stāvokļa -titāna izdalīšanās ātrumi, kas mērīti ar induktīvi savienotas plazmas masas spektrometriju (ICP-MS), tika noteikti kontrolētos iegremdēšanas testos simulētā augstas -tīrības ūdenī, kas satur 2 ppm NH3 85 grādu temperatūrā un kura vadītspēja ir mazāka par 0,5 µS/cm.

1. pakāpes titāns: titāna izdalīšanās ātrums 0,8-1,2 ng/cm2·dienā. Augstas -tīrības pakāpes parastais metāls (minimālais Ti 99,5%) rada visviendabīgāko pasīvo plēvi ar zemāko defektu blīvumu. Alfa fāzes stabilizācija bez galvaniskās neviendabības tiek panākta, līdzleģējot ar skābekli (0,10–0,15%).

2. pakāpes titāns Titāna eluācijas ātrums 2,5–4,0 ng/cm2 . dienā. Intermetāliskās daļiņas, kas bagātas ar dzelzi (Ti2Fe), ir mikro-katodi un palielina pasīvās strāvas blīvumu 2–3 reizes, salīdzinot ar 1. pakāpi. Pieņemams rūpnieciskām ūdens sistēmām, bet nav ideāli piemērots pusvadītāju vai farmaceitiskos lietojumos.

7. pakāpes titāns: titāna izdalīšanās ātrums no 1,0 līdz 1,8 ng/cm2·dienā. Pallādijs uzkrājas uz virsmas oksidācijas laikā, stimulējot katoda reducēšanas procesus un samazinot pasīvās strāvas blīvumu zem 1. pakāpes līmeņa. Tomēr paša pallādija izskalošanās 0,2–0,4 ng/cm2·dienā rada cēlmetālu piesārņojumu.

12. pakāpes titāns: titāna izdalīšanās ātrums 1,5-2,2 ng/cm 2 ·dienā. Stabilus oksīdus (MoO3, NiO) pasīvajā plēvē veido Mo un Ni. Kopējā metāla izdalīšanās (Ti + Mo + Ni) ir 2,0–3,0 ng/cm2dienā Niķeļa emisijas ātrums 0,3–0,5 ng/cm2•dienā var būt apgrūtinošs vairākos bioloģiskos vai katalītiskajos procesos.

Titāna pakāpes izvēles rokasgrāmata pēc pielietojuma

Šajā tabulā ir sniegta lēmumu pieņemšanas matrica, kas palīdz izvēlēties labāko titāna kategoriju, pamatojoties uz ūdens kvalitātes standartiem un gala{0}}lietojuma jutīgumu.

Augstas-tīrības ūdens sistēma un piesārņojuma jutība, ieteicamā titāna pakāpes pamatojums un metāla izskalošanās raksturlielumi
Pusvadītāju skalošana (mazāks vai vienāds ar 10 nm mezglu), metālu joni zem ppt noteikšanas 1. pakāpe, elektropulēta virsma Viszemākā titāna jonu izdalīšanās (mazāka vai vienāda ar 1,2 ng/cm2/dienā). Neviens no leģējošajiem elementiem nepiesārņo. Elektropolēšana samazina virsmas laukumu vēl vairāk. augstākā izmaksu prēmija
Farmaceitiskais ūdens injekcijām - USP<643>Kopējā organiskā oglekļa monitoringa 1. vai 7. pakāpe 1. pakāpe, priekšroka tiek dota minimālai piedevu izskalošanai. Pieņemama 7. pakāpe, pieņemot, ka pallādijs nav ierobežots. Neizmantojiet 12. klases niķeli
Enerģijas ražošanas katla padeves ūdens (subkritisks, 1000 psi) Amonjaks > 2 ppm 2. pakāpe (regulāra) Pieņemams mērens izdalīšanās ātrums ar nepārtrauktu pūšanu un kondensāta pulēšanu. Sliktākā atzīme.
Augstas tīrības ūdens pārtikas apstrādei (dzērienu sajaukšanai) Amonjaks no dezinfekcijas blakusproduktiem. 12. pakāpes molibdēna pievienošana nodrošina papildu izturību pret bedrīšu veidošanos, ja sporādiski ir hlorīdi. Pieņemiet < 0,5 ppb niķeļa izdalīšanos izstrādājumā.
I tips Laboratorijas analītiskā ūdens sistēma (18,2 MΩ·cm pretestība) Zemākā iespējamā fona 7. pakāpe ar pasīvo plēves stabilizāciju Palādija pievienošana faktiski samazina titāna izdalīšanos zem 1. pakāpes. Ir nepieciešams apstiprinājums, ka palādijs netraucēs analītiskās procedūras.
Papildus sakausējuma kategorijas izvēlei inženierzinātnēs

Sakausējuma pakāpe nav vienīgais parametrs, kas kontrolē metāla jonu emisiju. Izdalīšanās ātrums ir diezgan jutīgs pret virsmas apdari: elektropulētai virsmai (Ra < 0,2 µm) ir par 30-40% mazāks virsmas laukums nekā as-izvilktai caurulei (Ra ≈ 1,0 µm) ar tādiem pašiem ģeometriskiem izmēriem, un līdz ar to proporcionāli zemāks absolūtās izdalīšanās ātrums. Pasīvā plēves sagatavošana (uzturot sildītāju 70 grādu temperatūrā augstas tīrības ūdenī 72 stundas pirms apkopes) ļauj plēvei sasniegt līdzsvara stāvokli un samazina sākotnējo izdalīšanās ātrumu par 50-60%. Sienas biezuma izvēle tieši neietekmē izdalīšanās ātrumu uz laukuma vienību, tomēr biezākas sienas pagarinās lietderīgās lietošanas laiku pirms iespējamās nomaiņas vienmērīgas retināšanas dēļ (parasti<0.01 mm/yr in high purity water).

Apzinātas specifikācijas izstrāde

Ja norādāt titāna sildītāju augstas tīrības ūdens sistēmai ar nelielu amonjaku, pieprasiet piegādātājam sertificētus materiālu pārbaudes ziņojumus (MTR), kuros norādīta konkrētā sakausējuma pakāpe un mikroelementu ierobežojumi. Pusvadītāju vai farmaceitiskiem lietojumiem, kur zemākā metāla izdalīšanās ir kritiska, norādiet 1. pakāpes titānu ar elektropulētu apdari līdz Ra mazākam vai vienādam ar 0,2 µm un rūpnīcas pasivāciju dejonizētā ūdenī 80 grādu temperatūrā 24 stundas. 2. pakāpe piedāvā rentablu līdzsvaru elektroenerģijas vai rūpnieciskiem lietojumiem. Vienmēr savienojiet norādīto klasi ar nodošanas ekspluatācijā skalošanas procedūru, kas novērš ražošanas virsmas netīrumus, pirms sildītājs tiek nodots ekspluatācijā. Šī sistemātiskā metodika nodrošina, ka titāna sildītājs ierīces darbības laikā pievienos ļoti maz metāla jonu augstas tīrības ūdens sistēmai.