Pakeiskite-titano paviršiaus apdailą geležies chlorido paslauga
Geležies chlorido (FeCl 3 ) ėsdinimo tirpalai labai oksiduoja ir agresyviai ėsdina daugumą metalų. Tipiškas geležies chloridas yra 42 laipsnių Bé (apie 40 % FeCl 3 ). Titanas pasirinktas dėl pasyvaus TiO₂ sluoksnio, dėl kurio jis atsparus FeCl₃. Tačiau įdubimas yra vietinis pasyviosios dangos suirimas, dažniausiai dėl paviršiaus defektų, intarpų ar mikroskopinių įtrūkimų. Paviršiaus apdaila, išmatuota pagal vidutinį šiurkštumą Ra, turi tiesioginės įtakos galimų duobių atsiradimo vietų kiekiui ir dydžiui. Lygesnis paviršius (mažas Ra) pašalina mikroskopinius plyšius ir sumažina chlorido jonų koncentracijos vietų skaičių. Labai lygus paviršius (Ra < 0,2 µm) reikalauja elektropoliravimo arba mechaninio poliravimo ir tai padidina išlaidas. Dabartinis tyrimas nustatė ryšį tarp Ra vertės ir duobių atsiradimo laiko esant 42 laipsnių Bé FeCl3 esant 50 laipsnių kampu ir nustatė paviršiaus apdailą, kuri užtikrino maksimalią trukmę iki duobės atsiradimo.

Mechaninis vientisumo poveikis: duobių atsiradimas ir paviršiaus šiurkštumas
Geležies chlorido tirpalo įdubimas ant titano prasideda tose vietose, kur pasyvioji plėvelė yra ploniausia arba kur įtrūkimai leidžia kauptis chloridui. Šiurkščiame paviršiuje (Ra > 1,0 µm) slėniai yra tarsi mikro plyšiai. Šie loviai paprastai yra 5–20 µm pločio, o gylis yra toks pat, kaip ir Ra vertė. Šiuose slėniuose dėl difuzijos apribojimų kaupiasi chlorido jonai, o vietinis pH mažėja dėl metalų chloridų hidrolizės, kuri inicijuoja duobių susidarymą. Ant lygaus paviršiaus (Ra < 0,4 µm) slėniai yra negilūs (<1 µm depth) and wide compared to their depth such that oxygen transport can maintain passivity. Electrochemical experiments in 42° Bé FeCl3 at 50°C showed that the pitting potential (Epit) of the Grade 2 titanium increased as the surface roughness decreased. For as-drawn surface (Ra = 1.5 µm) Epit = +0.65 V vs. Ag/AgCl. E_pit = +0.85 V for a mechanically polished surface (Ra = 0.4 µm). For electropolished surface (Ra = 0.1 µm) E_pit = + 0.95 V. In FeCl₃ the open-circuit potential is about +0.55 V. As-drawn surfaces are quite close to the pitting potential, whereas electropolished surfaces offer a safety margin of 400 mV. The induction time, which is the period from immersion to the first detectable pitting, shows an exponential dependence on the difference between Epit and the open-circuit potential. An increase of E_pit of 100 mV results in an increase of ~10 in induction time.

Šiluminis efektyvumas: paviršiaus apdailos ir šilumos perdavimo efektas
Paviršiaus apdaila taip pat turi įtakos šilumos perdavimui, tačiau yra antraeilė dėl atsparumo įdubimams. Tikrasis šiurkštesnio paviršiaus plotas yra didesnis (paprastai nuo 2 iki 5 kartų didesnis už prognozuojamą plotą Ra=1.5 µm), o tai teoriškai pagerina šilumos perdavimą padidindamas kontakto plotą su geležies chlorido tirpalu. Tačiau iš tikrųjų konvekcinio ribinio sluoksnio storis (paprastai 50–200 µm) yra žymiai didesnis nei šiurkštumo ypatybės, todėl šilumos perdavimo koeficientas beveik nepriklauso nuo Ra, jei vertės mažesnės nei 5 µm. Elektropoliravimas (Ra=0.1µm) sumažina tikrąjį paviršiaus plotą ~5 %, palyginti su mechaniškai poliruotu paviršiumi, todėl minimalus (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

Sandorio{0}}išjungimo sintezė: Ra vertė ir taškinio indukcijos laikas
Paviršiaus apdailos Ra vertė (µm) Metodas E_duobė (V prieš Ag/AgCl) Indukcijos laikas iki pirmos duobės (valandos, 42 laipsniai Bé FeCl3, 50 laipsnių) Santykinis kaštų koeficientas
Kaip-ištraukta (malūno apdaila) 1,2–1,8 Nėra +0.65 V 20–40 val. 1,0× Marinuota (nukalkinta rūgštimi) 0,8–1.2 10% HNO₃ + 2% HF dip +0.70 V 50 - 2x010.10.10. grūdėtumas) 0,4–0,6 Diržo arba rato poliravimas +0.80 V 300–500 val. 1,5 ×
Mechaninis poliravimas (600 grūdų) 0,2–0,3 Smulkus abrazyvinis poliravimas+0.88 V 2,0 × 1,000 - 2 000 val.
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5 000 val. . 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>6 mėnesius nepertraukiamo veikimo), o kaip{1}}ištempti paviršiai per 1–2 dienas. Pagerėjimas auga eksponentiškai, kai Ra mažėja.

Inžinerija baigus apdailą: pasyvavimas ir apdorojimas po{0}}poliravimo
Kad būtų užtikrintas geriausias atsparumas įdubimams, po elektropoliruoto paviršiaus turi būti pasyvinamas azoto rūgštis (20 % HNO 3 50 laipsnių temperatūroje 30 minučių). Dėl šio apdorojimo susidaro vienalytis,{5}}be defektų TiO2 sluoksnis, kuris yra storesnis ir stabilesnis nei natūrali pasyvioji plėvelė. Pasyvuotas elektropoliruotas titanas, naudojamas geležies chloride, po 10 000 valandų laboratorinių tyrimų nerodo įdubimų. Jei elektropoliravimas yra per brangus, tada 600 grūdų mechaninis poliravimas (Ra ≈ 0,25 µm) ir pasyvavimas suteiks 1 000–2 000 valandų indukcijos trukmę, kuri tinka daugeliui partijų ėsdinimo procedūrų, kai šildytuvas pašalinamas ir išvalomas tarp partijų. Triukas yra vengti paviršiaus teršalų (geležies dalelių, riebalų ar įterptų abrazyvų), kurie gali būti duobių atsiradimo vietos.

Išvada: elektropoliruotas (Ra mažesnis arba lygus 0,15 μm) siūlo ilgiausią indukcijos laiką
The maximum induction time for pitting (> 5,000 hours of continuous service) was obtained for a titanium electric heating element immersed in 42° Bé ferric chloride etching solution at 50°C with an electropolished surface finish of Ra < 0.15 µm. Because of the exponential relationship between surface roughness and pitting potential, the improvement over as drawn surfaces ( Ra = 1.5 µm) is considerable, from 1-2 days to >6 mėn. Dėl mechaniškai poliruotų paviršių (Ra=0.2–0,6 µm) tarpinis indukcijos laikas yra 300–2 000 valandų, tinkamas mažiau reiklioms reikmėms. Elektropoliravimas neturi svarbios šiluminės baudos. Nurodykite geležies chlorido ėsdinimo šildytuvus su elektropoliruoto paviršiaus apdaila, patikrinta Ra Mažesnė arba lygi 0,15 μm ir pasyvinimas 20 % azoto rūgštyje po poliravimo. Tačiau padidėjusias apdailos išlaidas kompensuoja problemų, susijusių su įdubimais, išvengimas ir ilgesnis tarnavimo laikas. Pasirinkite tinkamą paviršiaus apdailą, atsižvelgdami į numatomą nuolatinio veikimo laiką tarp priežiūros intervalų. Bet kokiam naudojimui ilgiau nei 1000 valandų rekomenduojamas elektropoliravimas.