Karsējot dzelzs hlorīda kodinātāju (42 grādi Bé) 50 grādos, kāpēc 7. klases titānam ir zemāks vispārējais korozijas līmenis (0,01 mm/gadā) nekā 2. pakāpei (0,2 mm/gadā)?
Atstāj ziņu
Dzelzs hlorīda (FeCl₃) kodinātājs 42 Be temperatūrā (apmēram 38-40% FeCl₃ pēc svara) ir tipiska vide vara{10}}plaķētu shēmu plates kodināšanai un metālu ķīmiskai frēzēšanai. Šķīdums ir ļoti oksidējošs, intensīvi skābs (pH 0,5-1,0) un satur aptuveni 200-250 g/l hlorīda jonus. Titānu plaši izmanto iegremdējamajos sildītājos FeCl 3 kodināšanas līnijās, jo tas ir lieliski noturīgs pret hlorīda rašanos oksidējošos apstākļos. Taču pastāv būtiskas atšķirības starp komerciāli tīru 2. klases titānu un ar pallādiju stabilizētu 7. klases titānu. Ilgtermiņā 50 grādu temperatūrā 7. pakāpes vispārējais korozijas ātrums ir 0,01-0,03 mm gadā, savukārt 2. pakāpes korozijas ātrums ir 0,15-0,25 mm gadā, kas ir 10 reizes atšķirība. Šajā rakstā ir aprakstīts šīs veiktspējas atšķirības elektroķīmiskais mehānisms un noteikts, kad 7. pakāpes papildu izmaksas ir pamatotas ar samazinātu korozijas ātrumu.
Dzelzs hlorīds kā oksidētājs
Dzelzs hlorīds ir spēcīgs oksidētājs, pateicoties Fe 3+ /Fe 2+ redokspārim ar tipisku reducēšanas potenciālu +0.77 V pret SHE. Efektīvais potenciāls ir +0.6 līdz +0.8 V pret SCE koncentrētā šķīdumā 50 grādu temperatūrā. Tai vajadzētu būt ļoti oksidējošai videi, un ir paredzams, ka tā pilnībā pasivizēs titānu. Gan 2., gan 7. pakāpe ir pasīva. Pasīvais slānis uz titāna nav statisks, bet nepārtraukti šķīst un pārveidojas. Izšķīdināšanas ātrumu kontrolē titāna -šķīduma saskarnes ķīmija, jo īpaši kompleksu veidojošo anjonu (hlorīda) koncentrācija un cēlmetālu katalizatoru klātbūtne.
FeCl3 2. pakāpes korozijas mehānisms
Pasīvais TiO₂ pārklājums uz 2. pakāpes titāna FeCl3 šķīdumā ir lēni ķīmiski izšķīdis TiO₂ + 4Cl⁻ + 4H⁺ → TiCl₄ + 2H₂O. TiCl4 tiek hidrolizēts līdz šķīstošām sugām. Vienlaikus ar sadalīšanos plēve tiek pārveidota{6}}titāna mijiedarbības rezultātā ar ūdeni vai skābekli. Stabila stāvokļa korozijas ātrums pie 50 grādiem ir 0,15–0,25 mm gadā, kas ir rezultāts starpībai starp šķīšanas un repasivācijas ātrumu. Ātrums ir atkarīgs no temperatūras: 40 grādos 2. pakāpes korozija ar ātrumu 0,05-0,10 mm/gadā, pie 60 grādiem ātrums palielinās līdz 0,4-0,6 mm/gadā.
Korozija ir plaši izplatīta (universāla) un nav punktveida. 2. pakāpes cauruļu siena darbības mēnešos lēnām un vienmērīgi plānojas. 1,65 mm bieza caurule, kas tiek izmantota 50 grādu leņķī, zaudēs aptuveni 0,2 mm gadā, kā rezultātā kalpošanas laiks būs 5–8 gadi, līdz tiek sasniegts minimālais pieļaujamais sienas biezums (parasti 1,0 mm mehāniskai integritātei).
7. pakāpes katoda apstrāde
Titanium in grade 7 contains between 0.12 to 0.25% palladium, which is dispersed as fine islands throughout the titanium matrix. Titanium has a good cathodic site and is less noble than Palladium. The main cathodic reaction on Pd in FeCl3 solution is . Fe3+ + e- ->Fe2+ Šī reakcija tiek uzsākta ar zemāku virspotenciālu uz pallādija nekā uz titāna, kas liecina, ka lielākā daļa katoda strāvas rodas pallādija vietās. Tādos pašos apstākļos titāna matrica polarizējas uz cēlāku potenciālu, bieži vien no +0.3 līdz +0.5 V cēlāka nekā 2. pakāpe.
Tā kā šis cēlāks potenciāls, TiO₂ plēves šķīšanas ātrums samazinās eksponenciāli. Elektroķīmiskie testi liecina, ka 7. pakāpes pasīvās strāvas blīvums FeCl3 pie 50 grādiem ir 0,5-1,0 µA/cm2, kas atbilst korozijas ātrumam 0,005-0,010 mm gadā. Palādijam nav nepieciešams pārklāt visu virsmu, jo katodaizsardzības nodrošināšanai pietiek ar 0,5-1,0% palādija saliņām uz virsmas.
Ilgtermiņa{0}}veiktspējas salīdzinājums
Lauka validāciju nodrošina lauka dati no PCB kodināšanas iekārtām, izmantojot 42 grādu Bé FeCl 3 pie 50 grādiem. 2. pakāpes titāna sildītāji (1,65 mm siena) parasti sienu retināšanas kalpošanas laiks ir 5–7 gadi, un tie ir jānomaina. 7. pakāpes sildītāji (1,65 mm siena) ir izmantoti 15+ gadus, un izmērītie sienas biezuma zudumi kopā ir mazāki par 0,2 mm. 7. klase maksā iepriekš (apmēram par 30–40% vairāk nekā 2. klase), taču tas atmaksājas ar ilgāku kalpošanas laiku un mazāku dīkstāves laiku.
Materiāls Vispārējs korozijas ātrums pie 50 grādiem Laiks līdz 50% sienas zuduma (1,65 mm līdz 0,8 mm) Pielietojums Relatīvās izmaksas faktora izmaksas-Efektīva
2. pakāpes titāns 0,15-0,25 mm/gadā 3–5 gadi 1,0 x maza apjoma, periodiska kodināšana
7. klases titāns 0,01-0,03 mm/gadā 15–25 gadi 1,3–1,4 x Liela apjoma nepārtraukts process
Hastelloy C-276 0.02-0.05 mm/gadā 10-15 gadi 2,5-3,0x Tikai specializēti lietojumi
FeCl₃ siltuma avota izvēles pielietojuma matrica
Kodināšanas darbība Temperatūra Vannas apgrozījuma ātrumsTitāna pakāpe Ieteicamais Sildītāja paredzamais kalpošanas laiks (1,65 mm siena)
Maza-apjoma PCB prototipēšana 50 grādi Intermitējoša, vannas maiņa reizi mēnesī Klase 2 5-7 gadi
liela apjoma PCB izgatavošana 50 grādi Nepārtraukta, vanna reģenerēta Klase 7 12-15 gadi
Ķīmiskā kodināšana (biezs metāls) 55-60 grādi Augsta izmantošana, nepārtraukta Klase 7 8-10 gadi
Reģenerēts FeCl₃ (zems Fe²⁺) 50 grādu nepārtraukta pakāpe 7 15+ gadi
Izmantots FeCl₃ (augsts Fe²⁺, mazāk oksidējošs) 50 grādi Partijas izmešana Klase 2 4-6 gadi
Katodiskā modifikācija ar pallādiju 7. pakāpes titānā noved pie kopējās korozijas ātruma, kas ir aptuveni viena divdesmitā daļa no 2. pakāpes kodinātā dzelzs (III) hlorīda kodinātā līdzekļa 42 grādos B un 50 °C temperatūrā. Pallādija vietas maina titāna virsmas potenciālu uz cēlāku vērtību, kā rezultātā samazinās pasīvās plēves sadalīšanās. Nepārtrauktām augstas -ražošanas kodināšanas operācijām, kurās galvenā nozīme ir sildītāja uzticamībai un ilgam kalpošanas laikam, ir garantētas augstākas 7. klases sākuma izmaksas. 2. pakāpe joprojām ir rentabla izvēle neregulārai vai neliela apjoma lietošanai, kur ir pieņemams 5–7 gadu sildītāja kalpošanas laiks. Norādot, jautājiet faktisko korozijas ātrumu, kas reģistrēts konkrētajā FeCl3 šķīdumā. Nelieli piesārņotāji (varš, niķelis) var ietekmēt veiktspēju.
