Per una barra termica in titanio immersa in una soluzione di acido fluoridrico allo 0,5% con acido nitrico al 2% a 40 gradi, in che modo il rapporto tra HNO₃ e HF (2:1 vs. 5:1) modifica la morfologia della corrosione da vaiolatura ad assottigliamento uniforme?

Il rapporto tra HNO₃ e HF nella miscela di acido fluoridrico (HF) e nitrico (HNO₃) controlla la morfologia della corrosione. Con un rapporto basso di 2:1 (ad es. . 0.5% HF + 1% HNO3) domina la vaiolatura a causa della passivazione incompleta. Con un rapporto elevato (5:1, ad esempio 0,5% HF + 2.5% HNO₃) prevale la diluizione uniforme perché il rivestimento ossidante di nitrato previene la rottura localizzata. Questa transizione avviene perché l'acido nitrico ossida la superficie del titanio e favorisce la passivazione, mentre l'acido fluoridrico dissolve la pellicola passiva.

Meccanismo di transizione morfologica con rapporto acido

L'acido nitrico è un agente ossidante e genera un rivestimento protettivo di TiO₂ sul titanio. L'acido fluoridrico dissolve il TiO2 in TiF6 solubile^2- . Ad alte concentrazioni di HNO3 rispetto a HF, la velocità di creazione della pellicola supera la velocità di disintegrazione della pellicola e ne risulta una pellicola passiva stabile. Il film è uniforme e la corrosione è uniforme. A concentrazioni moderatamente elevate di HF il rivestimento viene continuamente rimosso nelle aree vulnerabili provocando attacchi localizzati e vaiolature.

Morfologia quantitativa della corrosione Rapporto HNO3/HF

I risultati dei test controllati con titanio di grado 2 in miscele di 0,5% HF e HNO 3 variabile a 40 gradi per 500 ore sono riportati nella tabella seguente. Con un rapporto HNO₃/HF 1:1 (0,5% HNO₃) la velocità di corrosione è di 0,8–1,5 mm/anno, la morfologia è caratterizzata da vaiolature gravi e la densità di vaiolatura è di 100–300 buchi/cm². È 0,5–1,0 mm/anno a 2:1 (1,0% HNO3), morfologia a vaiolatura, 50–150 cavità/cm2. 3.1 (1,5% HNO3) 0,3-0,6 mm/anno misto 10-50 cavità/cm2 A 4:1 (2,0% HNO₃) la velocità è 0,2–0,4 mm/anno, il la morfologia è uniforme, il diradamento e la densità è di 5–20 buchi/cm². La morfologia è omogenea a 5:1 (2,5% HNO₃) con un tasso di 0,15–0,30 mm all'anno e densità < 5 buchi per cm². 10:1 (5,0% HNO3) il ritmo è 0,10-0,20 mm/anno, la morfologia uniforme e la densità 0 buchi/cm2.

Effetto della temperatura sul rapporto richiesto di HNO₃/HF per la corrosione uniforme

Con la temperatura aumenta il rapporto minimo HNO 3 /HF per una corrosione uniforme. Il rapporto è 3:1 a 25 gradi e il rapporto suggerito è 4:1. Il rapporto a 40 gradi C è 4: 1 e quello suggerito è 5: 1. Il rapporto a 50 gradi è 5:1 e il rapporto suggerito è 6:1. A 60 gradi il rapporto è 6:1 e il rapporto consigliato è 8:1. Il rapporto è 8:1 a 70 gradi e quello consigliato è 10:1. Temperature più elevate accelerano l'attacco HF e richiedono più HNO 3 per mantenere la passività.
**Guida al controllo del rapporto acido nei bagni di decapaggio HF/HNO₃

Di seguito è riportata una tabella di raccomandazioni per il rapporto HNO₃/HF per i riscaldatori in titanio di grado 2 e grado 7 in miscele HF/HNO₃ a 40 gradi.

Rapporto HNO₃/HF consigliato per la morfologia desiderata Grado 2 Tasso di corrosione (mm/anno) Tasso di corrosione (mm/anno) Grado 7 Rischio di vaiolatura
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Misto 3–4:1 0.3–0.6 0.2–0,4 Moderato
Uniforme accettabile 4-5:1 0.2-0.4 0.12-0.25 Basso
Uniforme (ideale) 5–6:1 0.15–0.30 0.10–0,20 Molto basso
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control

Il grado di titanio ha un effetto significativo sul rapporto richiesto. Il grado 7 (stabilizzato al palladio-) mostra una corrosione uniforme con un rapporto HNO₃/HF inferiore (3:1 rispetto a 4:1 per il grado 2) e tassi di corrosione inferiori del 30-50%. Lo spessore della parete è una tolleranza alla corrosione; Una parete di 2,0 mm (corrosione uniforme 0,20 mm/anno) ha 10 anni. Analisi quotidiana del bagno di decapaggio per le concentrazioni di HF e HNO3. Se il rapporto è inferiore a 4:1 aggiungere HNO 3 . La temperatura deve essere mantenuta entro ±2 gradi. Il bagno deve essere agitato per mantenere uniforme la composizione.

Scrivere una specifica intelligente

L'asta termica in titanio in una soluzione allo 0,5% di HF + 2% di HNO3 a 40 gradi (rapporto HNO3/HF 4:1) ha un tasso di corrosione di 0,2-0,4 mm all'anno con morfologia mista. Se la concentrazione di HNO₃ viene aumentata al 2,5% (rapporto 5:1), la velocità può essere ridotta a 0,15–0,30 mm/anno per una diluizione uniforme. Per il titanio di grado 7 lo stesso rapporto (5 a 1) produce da 0,10 a 0,20 mm all'anno. Controllare regolarmente il rapporto acido e aggiungere HNO₃ secondo necessità. Quando il rapporto HNO3/HF è maggiore di 4:1, l'ingegnere può modificare la morfologia della corrosione da vaiolatura ad assottigliamento uniforme e quindi prevedere la durata del riscaldatore.