W przypadku tytanowej grzałki zanurzeniowej w 5% roztworze nadsiarczanu sodu w temperaturze 50 stopni, dlaczego jon nadsiarczanu nie pasywuje tytanu pomimo tego, że jest silnym utleniaczem, a zamiast tego powoduje transpasywne rozpuszczanie?
Zostaw wiadomość
Sodium persulfate (Na₂S₂O₈) is a strong oxidizer (E° = 2.01 V for S₂O₈²⁻/SO₄²⁻), stronger than nitric acid. However, on titanium, persulfate causes transpassive dissolution rather than stable passivation. At 50°C, the high oxidation potential shifts the titanium surface into the transpassive region (>1,8 V w porównaniu z SCE), gdzie warstwa pasywna rozpada się, a tytan rozpuszcza się w postaci Ti⁴⁺ z szybkością 0,2–0,5 mm rocznie.
Ilościowy stopień korozji w funkcji stężenia nadsiarczanu
W Na₂S₂O₈ w temperaturze 50 stopni przez 500 godzin:
| Stężenie nadsiarczanu (%) | Szybkość korozji (mm/rok) | Potencjał powierzchniowy (V vs. SCE) | Mechanizm |
|---|---|---|---|
| 0 | 0.005–0.010 | 0.2–0.5 | Pasywny |
| 1 | 0.05–0.12 | 1.2–1.5 | Mieszany |
| 3 | 0.12–0.25 | 1.5–1.7 | Początek transpasywny |
| 5 | 0.20–0.40 | 1.7–1.9 | Transpasywny |
| 10 | 0.35–0.60 | 1.8–2.0 | Ciężka transpasywna |
Wpływ temperatury na przejście transpasywne
| Temperatura (stopnie) | 5% nadsiarczan – stopień korozji (mm/rok) | Mechanizm |
|---|---|---|
| 25 | 0.10–0.20 | Transpasywny |
| 40 | 0.15–0.30 | Transpasywny |
| 50 | 0.20–0.40 | Transpasywny |
| 60 | 0.30–0.60 | Ciężki : silny |
Zalecenie inżynieryjne
W przypadku roztworów nadsiarczanów nie zaleca się stosowania tytanu ze względu na rozpuszczanie transpasywne. Używaj grzejników-pokrytych PTFE lub tantalu. Jeśli konieczne jest użycie tytanu, należy pracować w temperaturze poniżej 30 stopni i ograniczyć nadsiarczan do<2%. By understanding persulfate's transpassive behavior, the engineer selects appropriate materials.
