When A Titanium Immersion Heater Is Installed In A 10% Sodium Metasilicate Solution At 80°C, Why Does The Silicate Ion Form A Protective, Non-Porous Film Only At PH >11, E cosa succede a PH 9?
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In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, il silicato forma una pellicola protettiva continua, non-porosa (spessore 0,5–2 µm). A pH 9, la pellicola è porosa, screpolata e non-protettiva, consentendo al cloruro o ad altre specie aggressive di penetrare e causare vaiolature.
Qualità quantitativa della pellicola rispetto al pH
In Na₂SiO₃ al 10% a 80 gradi per 500 ore:
| pH | Spessore della pellicola (μm) | Porosità della pellicola | Tasso di corrosione (mm/anno) | Pitting presente? |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 0.1–0.3 | Alto | 0.15–0.30 | SÌ |
| 9 | 0.2–0.5 | Alto | 0.08–0.20 | Occasionale |
| 10 | 0.5–1.0 | Moderare | 0.04–0.10 | Raro |
| 11 | 1.0–1.5 | Basso | 0.02–0.05 | NO |
| 12 | 1.5–2.5 | Molto basso | 0.01–0.03 | NO |
| 13 | 2.0–3.0 | Molto basso | 0.005–0.015 | NO |
Effetto della temperatura sul requisito del pH
| Temperatura (gradi) | pH minimo per la pellicola protettiva | pH consigliato |
|---|---|---|
| 60 | 10.5 | 11.0 |
| 80 | 11.0 | 11.5 |
| 100 | 11.5 | 12.0 |
Guida al controllo del pH per il servizio ai silicati
| pH operativo | Qualità della pellicola | Azione consigliata |
|---|---|---|
| >11 | Protettivo | Nessuno |
| 10–11 | Marginale | Aumentare il pH con NaOH |
| 9–10 | Povero, poroso | Add NaOH to raise to >11 |
| <9 | Non-protettivo | Soluzione di riprogettazione |
Raccomandazione ingegneristica
Per il servizio del metasilicato di sodio a 80 gradi, mantenere il pH superiore a 11 utilizzando l'aggiunta di idrossido di sodio. Controllando il pH, l'ingegnere garantisce la formazione di una pellicola di silicato protettiva e non porosa sul titanio.
