Dans un thermoplongeur en titane pour une solution de persulfate de sodium à 20 % à 50 degrés, pourquoi l'ion persulfate provoque-t-il un taux de corrosion plus élevé (0,2 mm/an) qu'une concentration équivalente de peroxyde d'hydrogène (0,05 mm/an) bien que les deux soient de puissants oxydants ?

Le taux de corrosion du titane de grade 2 dans 20 % de persulfate de sodium à 50 degrés est de 0,15 à 0,30 mm/an. À la même température, le taux de corrosion dans le peroxyde d’hydrogène à 20 % est de 0,03 à 0,08 mm/an. Le taux est plus élevé avec le persulfate car il a un potentiel de réduction plus élevé (2,01 V) que le H2O2 (1,78 V). Le potentiel plus élevé pousse le titane plus loin dans la région transpassive où le film passif se dissout plus rapidement. De plus, les produits de dégradation des persulfates (radicaux sulfate) sont plus actifs que les radicaux hydroxyles de H2O2.

Mécanisme d’agressivité du persulfate

S₂O₈²⁻ + 2e⁻ → 2SO₄²⁻ (E degré=2.01 V) Réduction du persulfate. Réduction du peroxyde d'hydrogène : E degré=1.78 V H2O2 + 2H + + 2e- → 2H2O Le potentiel mixte du titane dans le persulfate est de 1,6 à 1,8 V et dans H2O2, il est de 1,3 à 1,5 V. Le courant de dissolution transpassif croît de façon exponentielle avec le potentiel. Le rapport du taux de corrosion (persulfate/H2O2) est de 3 à 6×.

Comparaison quantitative du taux de corrosion

Concentration d'oxydant % Degré de température Taux de corrosion mm/an
H 2 O 2 20 50 0.03-0.08
Na₂S₂O₈ 5 50 0.10-0.20
Na2S2O8 10 50 0.15-0.25
Na 2 S 2 O 8 20 50 0.20-0.35 Guide de sélection des matériaux

Concentration de persulfate (%) Matériau recommandé Taux de corrosion attendu (mm/an)
<5 Grade 7 titanium 0.05-0.10 5-10 PTFE-coated titanium <0.01 >10 Tantale 0,01
Détailler avec les faits disponibles

Évitez le titane non revêtu pour les solutions de persulfate dont la concentration est supérieure à 5 %. Utilisez du titane ou du tantale avec un revêtement PTFE. Sachant que la force du comburant est plus élevée, l’ingénieur choisit les matériaux appropriés.