Titaniumsvikten i cyanid
Titanium varmeovner er mye brukt i galvanisering på grunn av deres generelle korrosjonsmotstand. I alkalisk cyanidpletteringsbad-brukt til sink-, kadmium-, kobber- og messingbelegg-svikter titanvarmere i en alarmerende hastighet. Levetider på 6-12 måneder er vanlig. Feilmodusen er en kombinasjon av generelt overflateangrep, hydrogensprøhet og lokalisert gropdannelse.
Mekanismen er ikke umiddelbart åpenbar. Titan motstår alkalier godt. Cyanidløsninger er alkaliske, vanligvis ved pH 11-13. På overflaten bør dette være en kompatibel sammenkobling. Problemet ligger i den unike kjemien til cyanidionet og dets interaksjon med den passive titanfilmen.
Cyanidionet (CN⁻) er et kraftig kompleksdannende middel. Det danner stabile, løselige komplekser med de fleste overgangsmetaller, inkludert titan. Den passive titanfilmen-TiO₂- løses sakte opp ved den kombinerte virkningen av den alkaliske løsningen og cyanidionene, som kompleksiserer de oppløste titanartene og forhindrer repassivering. Når filmen er brutt, eksponeres det underliggende titanmetallet for den alkaliske cyanidløsningen, hvor det gjennomgår langsom, men kontinuerlig oppløsning ledsaget av hydrogenabsorpsjon. Det absorberte hydrogenet gjør metallet sprøtt, noe som fører til for tidlig feil.
PTFE har ingen passiv film som skal kompleksbindes. Dens karbon-fluormolekylstruktur er immun mot både det alkaliske miljøet og cyanidionet. Det er ingen oppløsningsmekanisme, ingen hydrogenabsorpsjon og ingen korrosjonsfeilmodus.
Den komplekserings-drevne oppløsningsmekanismen
Angrepet på titan går gjennom tre stadier. Først etser den alkaliske løsningen sakte den passive TiO2-filmen, og danner løselige titanattyper. For det andre kompleksiserer cyanidioner det oppløste titanet, og danner stabile heksacyanotitanatkomplekser som forskyver oppløsningslikevekten, og akselererer filmfjerningen. For det tredje, når filmen er brutt lokalt, reagerer det eksponerte titanmetallet med vann for å danne titanhydroksid og atomært hydrogen. Hydrogenet diffunderer inn i metallgitteret og danner sprø titanhydridfaser.
Prosessen er selv-akselererende. Ettersom filmen brytes ned, blir mer titanoverflate eksponert. Mer eksponert overflate produserer mer hydrogen. Mer hydrogen sprø mer av metallet. Varmeren virker intakt utvendig til et kritisk nivå av sprøhet er nådd, og da sprekker den eller utvikler hulllekkasjer-ofte katastrofalt og uten forvarsel.
| Korrosjonsparameter | Titan (klasse 2) | PTFE |
|---|---|---|
| Passiv filmstabilitet i alkalisk cyanid | Dårlig (oppløst av CN⁻-kompleksering) | N/A (ingen film) |
| Oppløsningshastighet i NaCN-bad ved 60 grader (μm/år) | 5-20 | 0 |
| Følsomhet for hydrogensprøhet | Høy | Ingen |
| Levetid (kontinuerlig drift) | 6-12 måneder | 15+ år |
| Feil forutsigbarhet | Lav (plutselig, sprø svikt) | Høy (gradvis tynning av kryp) |
Forurensningskonsekvensen
Oppløsningen av titan frigjør titanioner i pletteringsbadet. Disse ionene, selv ved lave konsentrasjoner, forstyrrer avleiringskvaliteten. Ved cyanidsinkplettering forårsaker titanforurensning matte, ikke-ensartede avleiringer. I cyanidkobberbelegg reduserer det kastekraften. Den kontinuerlige tilførselen av titan fra den korroderende varmeren fremtvinger hyppigere badrensing eller utskifting.
PTFE frigjør ingen metallioner. Den inneholder ikke metall. Kjemien for pletteringsbadet forblir fri for forurensning avledet av varmeapparatet.- Badets levetid forlenges. Innskuddskvaliteten stabiliserer seg.
Temperatureffekten
Graden av titanangrep i alkalisk cyanid øker med temperaturen. Ved 50-70 grader som er typiske for cyanidbeleggbad, er hastigheten betydelig. Ved 80-90 grader, brukt i noen høyhastighetsformuleringer, er frekvensen alvorlig. Titaniumvarmere i varme cyanidbad kan svikte i løpet av uker.
PTFEs motstand er uavhengig av temperatur opp til 260 grader. En PTFE varmeveksler fungerer identisk ved 50 grader , 70 grader eller 90 grader . Det er ingen temperaturakselerasjon av korrosjon. Levetiden bestemmes av mekanisk krypning, ikke kjemisk angrep.
Sammendrag
Alkaliske cyanidbeleggsbad angriper titanvarmere gjennom cyanidkompleksdannelse av den passive filmen, etterfulgt av oppløsning av uedelt metall og hydrogensprøhet. PTFE-varmevekslere er immune mot denne mekanismen-de har ingen passiv film som kan kompleksiseres, ikke noe metall som kan løses opp, og ingen følsomhet for hydrogen. Levetiden til PTFE i dette miljøet overstiger 15 år, sammenlignet med 6-12 måneder for titan. Eliminering av titanforurensning forbedrer badets stabilitet og avleiringskvalitet.
Teknisk støtte for PTFE-varmevekslerspesifikasjoner i cyanid- og andre aggressive pletteringsbad er tilgjengelig ved innsending av badkjemi, driftstemperatur, gjeldende levetid for varmeren og observerte feilmoduser.
