Pour une tige chauffante en titane immergée dans une solution d'acide fluorhydrique à 0,5 % avec 2 % d'acide nitrique à 40 degrés, comment le rapport HNO₃/HF (2 : 1 vs . 5 : 1) modifie-t-il la morphologie de la corrosion de la piqûre à un amincissement uniforme ?
Laisser un message
Le rapport HNO₃/HF dans le mélange d'acides fluorhydrique (HF) et nitrique (HNO₃) contrôle la morphologie de la corrosion. À un faible rapport de 2 : 1 (par exemple . 0.5 % HF + 1 % HNO3), les piqûres dominent en raison d'une passivation incomplète. À un rapport élevé (5:1, par exemple 0,5 % HF + 2.5 % HNO₃), un amincissement uniforme domine car le revêtement de nitrate oxydant empêche une dégradation localisée. Cette transition se produit parce que l’acide nitrique oxyde la surface du titane et favorise la passivation, tandis que l’acide fluorhydrique dissout le film passif.
Mécanisme de transition morphologique avec rapport d'acide
L'acide nitrique est un agent oxydant et génère une couche protectrice de TiO₂ sur le titane. L'acide fluorhydrique dissout le TiO2 en TiF6 soluble^2- . À des concentrations élevées de HNO3 par rapport à HF, le taux de création de film dépasse le taux de désintégration du film et il en résulte un film passif stable. Le film est uniforme et la corrosion est uniforme. À des concentrations de HF modérément élevées, le revêtement est continuellement décapé au niveau des zones vulnérables, ce qui entraîne des attaques et des piqûres localisées.
Morphologie quantitative de la corrosion Rapport HNO3/HF
Les résultats de tests contrôlés avec du titane de grade 2 dans des mélanges de 0,5 % de HF et de HNO 3 variable à 40 degrés pendant 500 heures sont présentés ci-dessous. Avec un rapport HNO₃/HF de 1:1 (0,5 % HNO₃), le taux de corrosion est de 0,8 à 1,5 mm/an, la morphologie est de piqûres sévères et la densité de piqûres est de 100 à 300 piqûres/cm². Il est de 0,5 à 1,0 mm/an à 2:1 (1,0 % HNO3), morphologie de piqûres, 50 à 150 piqûres/cm2. 3.1 (1,5 % HNO3) 0,3 à 0,6 mm/an mélangé 10 à 50 piqûres/cm2 À 4:1 (2,0 % HNO₃), le taux est de 0,2 à 0,4 mm/an, la morphologie est un amincissement uniforme et la densité est de 5 à 20 piqûres/cm². La morphologie est homogène à 5:1 (2,5% HNO₃) avec un taux de 0,15 à 0,30 mm par an et une densité < 5 piqûres par cm². 10:1 (5,0 % HNO3), le rythme est de 0,10 à 0,20 mm/an, la morphologie uniforme et la densité 0 piqûre/cm2.
Effet de la température sur le rapport requis HNO₃/HF pour une corrosion uniforme
Avec la température, le rapport minimum HNO 3 /HF pour une corrosion uniforme augmente. Le rapport est de 3:1 à 25 degrés et le rapport suggéré est de 4:1. Le rapport à 40 degrés C est de 4 : 1 et le rapport suggéré est de 5 : 1. Le rapport à 50 degrés est de 5 : 1 et le rapport suggéré est de 6 : 1. À 60 degrés, le rapport est de 6 : 1 et le rapport recommandé est de 8 : 1. Le rapport est de 8 : 1 à 70 degrés et celui recommandé est de 10 : 1. Des températures plus élevées accélèrent l’attaque du HF et nécessitent plus de HNO 3 pour maintenir la passivité.
**Guide du contrôle du rapport acide dans les bains de décapage HF/HNO₃
Vous trouverez ci-dessous un tableau de recommandations pour le rapport HNO₃/HF pour les éléments chauffants en titane de grade 2 et grade 7 dans les mélanges HF/HNO₃ à 40 degrés.
Rapport HNO₃/HF recommandé pour la morphologie souhaitée Taux de corrosion de grade 2 (mm/an) Taux de corrosion (mm/an) Grade 7 Risque de piqûres
Pitting (avoid) High >3:1 >0.5 >0.3
Mixte 3-4 :1 0.3–0.6 0.2–0,4 Modéré
Acceptable Uniforme 4-5 :1 0.2-0.4 0.12-0.25 Faible
Uniforme (idéal) 5–6 :1 0.15–0.30 0.10–0,20 Très faible
Uniform (conservative) >6:1 <0.15 <0.10 None Engineering Beyond Acid Ratio Control
La qualité du titane a un effet significatif sur le rapport requis. Le grade 7 (palladium-stabilisé) présente une corrosion uniforme à un rapport HNO₃/HF inférieur (3:1 contre 4:1 pour le grade 2) et des taux de corrosion 30 à 50 % inférieurs. L'épaisseur de la paroi correspond à la tolérance à la corrosion ; Un mur de 2,0 mm (0,20 mm/an de corrosion uniforme) a 10 ans. Analyse quotidienne du bain de décapage pour les concentrations en HF et HNO3. Si le rapport est inférieur à 4:1, ajouter HNO 3 . La température doit être maintenue à ±2Degré. Le bain doit être agité pour garder la composition uniforme.
Rédaction d'une spécification intelligente
La tige chauffante en titane dans une solution à 0,5 % HF + 2 % HNO3 à 40 degrés (rapport HNO3/HF 4 : 1) a un taux de corrosion de 0,2 à 0,4 mm par an avec une morphologie mixte. Si la concentration de HNO₃ est augmentée à 2,5 % (rapport 5 : 1), le taux peut être abaissé à 0,15–0,30 mm/an pour un éclaircissement uniforme. Pour le titane Grade 7, le même rapport (5 pour 1) donne 0,10 à 0,20 mm par an. Vérifiez régulièrement le rapport d'acide et ajoutez du HNO₃ si nécessaire. Lorsque le rapport HNO3/HF est supérieur à 4:1, l'ingénieur peut modifier la morphologie de la corrosion, passant d'une piqûre à un amincissement uniforme, et donc prédire la durée de vie du réchauffeur.
