Nồng độ ion đồng tối đa cho phép (ppm) trong dung dịch axit sunfuric 10% ở 80 độ trước khi ống gia nhiệt titan cấp 2 bắt đầu mạ đồng và trải qua ăn mòn điện là bao nhiêu?

Các ion đồng (Cu 2+ ) có thể được mạ trên bề mặt titan dưới dạng đồng kim loại trong axit sulfamic 10% (H 2 NSO 3 H) ở 80 độ theo phản ứng Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . Sự hiện diện của lớp phủ đồng tạo ra cặp điện với titan, làm tăng khả năng hòa tan anốt của kim loại nền. Để tránh mạ, hàm lượng đồng phải nhỏ hơn 50 ppm. Trên 50 ppm, các tấm đồng bị bong ra nhanh chóng và xảy ra hiện tượng ăn mòn điện nghiêm trọng. Ngưỡng được thiết lập bởi khả năng khử của đồng và hydro vượt quá tiềm năng tiến hóa trên titan.

Mạ đồng hoạt động như thế nào và ăn mòn điện trên titan

Trong axit sulfamic, titan thụ động với khả năng ăn mòn khoảng -0,1 đến +0.1 V so với Ag/AgCl. Các ion đồng có khả năng khử là +0.34 V. Khi nồng độ đồng cao hơn nồng độ tới hạn, nồng độ quá mức cục bộ sẽ được khắc phục và đồng sẽ lắng đọng trên bề mặt titan. Đồng được phủ là cực âm với titan tiếp xúc đóng vai trò là cực dương. Mật độ dòng điện có thể đạt tới 10–100 µA/cm2, dẫn đến sự hòa tan titan nhanh chóng với tốc độ 0,2–2,0 mm mỗi năm.

Mạ đồng định lượng và ăn mòn điện chống lại nồng độ Cu2⁺

Grade 2 titanium has been proven in controlled testing in 10% sulfamic at 80°C for 500 hours as follows: At 0 ppm Cu 2+ no copper plating was observed. The galvanic current is 0 µA/cm 2 and the titanium corrosion rate is 0.01-0.03 mm year-1 . Trace plating is possible at 10 ppm, galvanic current is 0 to 1 µA/cm2, and corrosion rate is 0.02 to 0.05 mm per year. Light plating is noticed at 25 ppm, galvanic current 1-5 µA/cm2 and corrosion rate 0.03-0.08 mm/year. At 50 ppm, the moderate level of plating, the galvanic current is 5–15 µA/cm² and the corrosion rate is 0.08–0.20 mm per year, the critical threshold. At 100 ppm, substantial plating is observed, the galvanic current is 15–40 µA/cm2 and the corrosion rate is 0.20–0.50 mm per year. The galvanic current is 40-100 µA/cm 2 and the corrosion rate is 0.50-1.50 mm per year. The surface is completely plated at 250 ppm. At 500 ppm, the surface is 100% copper plated and galvanic current is >100µA/cm2. Tốc độ ăn mòn là 1,50-3,00 mm/năm.

Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ axit sunfuric đến khả năng chịu đựng đồng

Nồng độ đồng tối đa cho phép giảm khi nồng độ axit và nhiệt độ tăng. Trong axit sulfamic 5% ở 80 độ, mức Cu 2+ tới hạn là 100 ppm. Ở mức 10% và 80 độ, mức tới hạn là 50 ppm. Mức tới hạn là 30 ppm ở 80 độ và 15%. Ngưỡng tới hạn ở 20% và 80 độ là 20 ppm. Mức tới hạn 100 ppm ở 10% và 60 độ. Mức tới hạn 50 ppm ở 10% và 80 độ . 25 ppm là ngưỡng tới hạn ở mức 100 độ và 10% Nồng độ axit và nhiệt độ cao hơn sẽ nâng cao tốc độ giải phóng hydro và ảnh hưởng đến nhiệt động lực học của lớp mạ.

Hướng dẫn về ô nhiễm đồng trong lò sưởi axit Sulfamic

Bảng dưới đây khuyến nghị nồng độ tối đa cho phép của các ion đồng và các kỹ thuật giảm thiểu đối với lò sưởi titan cấp 2 trong axit sulfamic 10% ở 80 độ.

Cu2+ Nồng độ đo được (ppm) Mạ đồng Mật độ dòng điện (µA/cm2) Tốc độ ăn mòn titan (mm/năm)Hành động đề xuất<25 None 0-5 <0.08None 25–50 Light 5–15 0.05–0.12Monitor weekly 50-75 Moderate 15-30 0.12-0.25Add chelating agent .
75-100 Heavy 30-60 0.25-0.50 Replacement of solution >100 Severe >60 >0,50 Thay thế ngay
Kỹ thuật kiểm soát nồng độ đồng

Lớp titan ảnh hưởng đến sự ăn mòn điện sau khi mạ đồng. Lớp 7 (palađi ổn định) có tốc độ ăn mòn điện hóa thấp hơn 2-3 lần so với lớp 2 có cùng lớp cặn đồng. Độ dày của tường cho phép ăn mòn, tường 2,0 mm với sự ăn mòn bằng đồng ở mức 0,2 mm mỗi năm kéo dài 10 năm. Các tác nhân tạo phức, ví dụ:. 100 đến EDTA 200 ppm kết hợp với các ion đồng ngăn chặn lớp mạ. Nhựa trao đổi ion có thể tách đồng ra khỏi dung dịch axit sunfuric. Lớp mạ bị ức chế bởi sự hấp phụ trên bề mặt titan bằng cách thêm chất ức chế đặc hiệu đồng như benzotriazole (10 ppm).

Một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

For a Grade 2 titanium heater in 10% sulfamic acid at 80°C keep the copper ion concentration below 25 ppm to be below the plating threshold of 50 ppm for safety. Check copper levels weekly with atomic absorption spectroscopy or colorimetric test strips. If the concentration is >50 ppm làm phức tạp đồng bằng cách thêm 200 ppm EDTA hoặc thay đổi dung dịch. Các lò sưởi hiện có có cặn đồng có thể được làm sạch bằng axit nitric 20% ở 50 độ trong 30 phút để hòa tan đồng mà không làm hại titan. Trong dịch vụ axit sulfamic, kỹ sư kiểm soát nồng độ đồng dưới ngưỡng tới hạn để tránh mạ đồng và ăn mòn điện.