In un riscaldatore elettrico in titanio per una soluzione di carbonato di ammonio al 20% a 70 gradi, in che modo lo ione carbonato (CO₃²⁻) modifica lo strato di passivazione da TiO₂ a carbonato di titanio (TiCO₃) e riduce la velocità di corrosione a 0,005 mm/anno?

Nel carbonato di ammonio al 20% a 70 gradi, lo ione carbonato (CO3^2-) si combina con la superficie del titanio per formare uno strato di carbonato di titanio (TiCO3) invece del tipico TiO2. Nelle soluzioni di carbonato alcaline questo strato di carbonato è molto stabile e protettivo. Il tasso di corrosione del titanio di grado 2 è di 0,003-0,008 mm/anno, che è inferiore rispetto a molte condizioni neutre o acide. Lo strato è formato dalla reazione TiO₂ + CO₃²⁻ → TiCO₃ + O²⁻ .

Meccanismo di passivazione del carbonato

Gli ioni carbonato vengono adsorbiti sulla superficie del titanio e sostituiscono l'ossigeno nella pellicola passiva. Lo strato di TiCO3 formatosi è denso, non-poroso e insolubile nelle soluzioni di carbonato. Lo spessore dello strato è 2-5 nm. La proprietà protettiva è preservata intorno al pH 8-11.

Velocità di corrosione quantitativa rispetto alla concentrazione di carbonato

(NH₄)₂CO₃ Concentrazione (%) Temperatura (gradi) Tasso di corrosione (mm/anno)Strato superficiale 5 70 0.005-0.010 TiO 2 + TiCO 3 10 70 0.004-0.008 TiCO 3 20 70 0.003-0.006 TiCO 3 30 70 0.002-0.005 TiCO 3 Effetto del pH sulla stabilità dello strato di carbonato

pH Tasso di corrosione (mm/anno) Stabilità dello strato<7 0.01-0.03 Unstable (TiCO₃ dissolved)
7-8 0.008-0.015 Moderato
8-11 0.003-0.008 Stable >11 0.005-0.010 Stabile (ma Ti forma titanati)
Fare una specifica informata

Per un riscaldatore al titanio in carbonato di ammonio a 70 gradi, mantenere il pH 8-11 per la migliore passivazione del carbonato. Il tasso di corrosione è molto basso. L'ingegnere conosce la passivazione del carbonato e utilizza il titanio per un servizio a lungo termine.