Lorsqu'une gaine chauffante en titane de grade 7 est utilisée pour maintenir 95 degrés dans une solution de nitrate d'ammonium à 40 % pour la production d'engrais, comment la réduction des ions nitrate au potentiel cathodique de -0,8 V par rapport à Ag/AgCl modifie-t-elle le pH de la surface de 7 à 10 et favorise-t-elle la formation d'une couche protectrice de titanate ?

Réduction des ions nitrate NO₃⁻ + H₂O + 2e⁻ → NO₂⁻ + 2OH⁻ À 95 degrés dans 40 % de nitrate d'ammonium sous protection cathodique à −0,8 V par rapport à Ag/AgCl Le pH local à la surface du titane augmente de 7 à 10-11 . À un pH aussi élevé, le titane crée une couche protectrice de titanate de sodium (Na₂TiO₃) ou titanate d'ammonium. Le taux de corrosion est réduit de 0,10 mm par an (non protégé) à 0,01-0,03 mm par an (protégé). La couche de titanate est stable et très adhérente.

Mécanisme de passivation par protection cathodique

Cathodic current converts nitrate to nitrite and hydroxide. The hydroxide ions raise the ph. Titanium is passive at pH >9. La couche de titanate est formée en faisant réagir du TiO2 avec un alcali. Il s'agit d'un revêtement de 1 à 5 µm d'épaisseur qui empêche la rouille supplémentaire.

Taux de corrosion quantitatif par rapport au potentiel cathodique

Potentiel cathodique (V vs. Ag/AgCl) pH de surface Taux de corrosion (mm/an) Épaisseur de la couche de titanate (microns)
0 (non protégé) 7 0.08-0.15 0 -0.6 8-9 0.04-0.08 0.5-1
-0.7 9-10 0.02-0.05 1-2
-0.8 10-11 0.01-0.03 2-4
-0.9 11-12 0.005-0.015 3-5
Protection Cathodique (CP) en détail

Taux de corrosion souhaité (mm/an) Potentiel cathodique minimum (V vs. Ag/AgCl) Durée de vie prévue (paroi de 1,5 mm)<0.08 -0.6 15-30 years <0.05 -0.7 30-50 years <0.03 -0.8 50-100 years
Spécification éclairée

Pour le chauffage du titane dans le nitrate d'ammonium à 95 degrés, appliquez une protection cathodique à -0,8 V par rapport à Ag/AgCl pour augmenter le pH de la surface et former une couche protectrice de titanate. L'ingénieur contrôle le potentiel de réduction de la corrosion.