90 ڈگری (پی ایچ 4.5) پر الیکٹرو لیس نکل چڑھانے والے حماموں کے لیے، حمام میں فاسفورس کا زیادہ سے زیادہ مواد ٹائٹینیم گریڈ 2 ہائیڈروجن کی خرابی کے بغیر برداشت کر سکتا ہے؟

الیکٹرو لیس نکل (EN) چڑھانے والے حمام 85-95 ڈگری، pH 4.0-5.5 پر چلائے جاتے ہیں اور اس میں نکل سلفیٹ یا نکل ہائپو فاسفائٹ دھاتی ماخذ کے طور پر، سوڈیم ہائپو فاسفائٹ کو کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر اور مختلف قسم کے پیچیدہ ایجنٹوں (سائٹریٹ، ایسیٹیٹس یا گلائی کولیٹ) پر مشتمل ہوتا ہے۔ غسل کی کیمسٹری قدرے تیزابی ہے اور اس میں آکسائڈائزنگ اور کم کرنے والی دونوں اقسام شامل ہیں۔ ٹائٹینیم گریڈ 2 اس کی وسیع سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے اکثر EN حمام میں وسرجن ہیٹر کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، ایک ناکامی کا موڈ ہے، ہائیڈروجن کی خرابی، جس میں ہائپو فاسفائٹ کو کم کرنے والا ایجنٹ فاسفورس اور ہائیڈروجن میں گل جاتا ہے۔ فاسفورس کو ٹائٹینیم کی سطح پر نکل کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے اور الیکٹرو لیس عمل کے دوران پیدا ہونے والی ہائیڈروجن کو ٹائٹینیم جالی میں جذب کیا جا سکتا ہے۔ زیادہ غسل کے درجہ حرارت پر فاسفورس سطح کی تہوں کے ساتھ جذب شدہ ہائیڈروجن کے تعامل کے نتیجے میں ہائیڈرائڈ کی پیداوار اور کریکنگ ہوتی ہے۔ مضمون فاسفورس کی زیادہ سے زیادہ اجازت شدہ ارتکاز کی وضاحت کرتا ہے، جو ہائپو فاسفائٹ کے گلنے سے جاری ہوتا ہے، جسے گریڈ 2 ٹائٹینیم EN حمام میں 90 ڈگری اور پی ایچ 4.5 پر ہائیڈروجن کی خرابی کے بغیر برداشت کر سکتا ہے۔

الیکٹرو لیس نکل حمام میں ہائیڈروجن کا ارتقاء
الیکٹرو لیس نکل چڑھانا رد عمل خودبخود ہے: Ni2+ + 2H2PO2- + 2H2O → Ni0 + 2H2PO3- + H2 + 2H+. نکل چڑھایا کے ہر تل کے لیے، رد عمل سے ہائیڈروجن گیس کا ایک تل پیدا ہوتا ہے۔ اس ہائیڈروجن میں سے کچھ تخلیق کے وقت ایٹم ہائیڈروجن (H.) ہے، اور اس جوہری ہائیڈروجن میں سے کچھ ٹائٹینیم ہیٹر شیتھوں سمیت حمام میں ڈوبی کسی بھی دھاتی سطح میں جذب ہو سکتی ہے۔ جذب کی شرح ٹائٹینیم کی سطحی حالت، اتپریرک دھاتوں کی موجودگی (بشمول نکل خود)، اور درجہ حرارت پر منحصر ہے۔

جذب ہونے پر ایٹم ہائیڈروجن ٹائٹینیم جالی میں پھیل جاتی ہے۔ جب ہائیڈروجن کا مقامی ارتکاز حل پذیری کی حد تک پہنچ جاتا ہے (ca. 150 ppm 90 ڈگری پر)، ٹوٹنے والا ٹائٹینیم ہائیڈرائڈ (TiH2) تیز ہوجاتا ہے۔ ہائیڈرائڈ کی پیداوار حجم میں توسیع (15%) اور اندرونی دباؤ کا سبب بنتی ہے جو کریکنگ کا باعث بن سکتے ہیں، خاص طور پر ان جگہوں پر جہاں بقایا تناؤ کا دباؤ ہوتا ہے، جیسے ویلڈڈ جوڑ یا ٹیوب موڑ۔

ہائیڈروجن اٹیک میں فاسفورس کا کردار
ہائپو فاسفائٹ کی خرابی فاسفورس میں ایک پیچیدہ کردار ادا کرتی ہے۔ فعال دھاتی سطحوں پر ہائپو فاسفائٹ کو عنصری فاسفورس تک کم کر دیا جاتا ہے: 2H₂PO₂⁻ + 2H⁺ → 2P + 4H₂O۔ یہ فاسفورس ٹائٹینیم کی سطح پر ایک پتلی فلم میں جمع ہوتا ہے، خاص طور پر ان علاقوں میں جہاں غیر فعال فلم پتلی یا خراب ہے۔ یہ فاسفورس کی تہہ ہائپو فاسفائٹ اور ہائیڈروجن ارتقاء کے اضافی ٹوٹ پھوٹ کو متحرک کرتی ہے، جس سے ٹائٹینیم میں مقامی ہائیڈروجن بہاؤ میں اضافہ ہوتا ہے۔

زیادہ اہم بات یہ ہے کہ فاسفورس کی کوٹنگ ایٹم ہائیڈروجن کے مالیکیولر ہائیڈروجن (2H· → H2) میں دوبارہ ملاپ کو روکتی ہے۔ فاسفورس کی سطحوں پر دوبارہ ملاپ کا عمل سست ہوتا ہے، اس لیے پیدا ہونے والے ہائیڈروجن کا ایک بڑا حصہ جوہری شکل میں رہتا ہے اور ٹائٹینیم میں جذب ہونے کے لیے دستیاب ہے۔ EN حماموں کے لیے جن میں فاسفورس کی نمایاں جمع نہیں ہوتی ہے، پیدا شدہ ہائیڈروجن کا جذب تقریباً 1-5% ہے۔ فاسفورس سطح کی کوٹنگ کے ساتھ جذب کا حصہ 15-30% ہو سکتا ہے۔

گریڈ II کے لیے زیادہ سے زیادہ فاسفورس مواد
EN غسل میں فاسفورس کا مواد (ہائپو فاسفائٹ کے گلنے اور ہائپو فاسفائٹ آئن کے ٹوٹنے سے) عام طور پر آرتھو فاسفائٹ (H 2 PO 3 -) ارتکاز یا عنصری فاسفورس کے مساوی کے طور پر رپورٹ کیا جاتا ہے۔ 90 ڈگری اور پی ایچ 4.5 پر کام کرنے والے ایک عام EN غسل میں آرتھو فاسفائٹ کی سطح غسل کے وقت 0 g/L سے بڑھ جاتی ہے-جب نہانے کے دوران غسل کی زندگی میں 100-200 g/L تک اضافہ ہوتا ہے۔

گریڈ 2 ٹائٹینیم جھلیوں کی کنٹرول شدہ ہائیڈروجن پارمیشن ٹیسٹنگ جس میں آرتھو فاسفائٹ لیولز کے ساتھ EN حمام کیے جاتے ہیں درج ذیل ہائیڈروجن جذب بہاؤ (الیکٹرو کیمیکل سے ماپا جاتا ہے):

20 g/L سے کم آرتھو فاسفائٹ کے ارتکاز کے ساتھ (تقریبا 5 g/L عنصری فاسفورس کم حالت میں) ہائیڈروجن جذب 0.02 سے 0.05 ppm فی گھنٹہ - ہے 10 سال کی ہیٹر کی زندگی کے لیے غیر معمولی۔

20-50 g/L (5-12 g/LP مساوی) پر آرتھو فاسفائٹ کے ساتھ اپٹیک 0.10-0.30 پی پی ایم فی گھنٹہ تک بڑھ جاتا ہے۔ اس شرح پر 150 پی پی ایم کی حد ہائیڈروجن ارتکاز 500-1500 گھنٹے (مسلسل آپریشن کے 3-9 ہفتوں) میں پہنچ جاتی ہے۔ غسل کے اس کیمیکل کے ہیٹر عام طور پر 3-6 ماہ کے بعد کریکنگ کے ذریعے ناکام ہو جاتے ہیں۔

For orthophosphite, absorption is more than 0.5 ppm/hr at concentrations above 50 g/L (>12 جی/ایل پی کے مساوی) جہاں اہم ارتکاز 300 گھنٹے سے بھی کم وقت میں حاصل کیا جاتا ہے۔ 1-2 مہینوں کے اندر اندر جھنجھلاہٹ اور کریکنگ۔

EN حمام میں گریڈ 2 ٹائٹینیم کے لیے 90 ڈگری اور پی ایچ 4.5 کے لیے آرتھو فاسفائٹ کی زیادہ سے زیادہ محفوظ حراستی 15 جی/ ایل ہے۔ اس سطح سے اوپر 6 ماہ کی آپریٹنگ مدت کے دوران ہائیڈروجن کی خرابی کا خطرہ قابل قبول سطح سے زیادہ ہے۔

تخفیف کے لیے حکمت عملی
کئی آپریشنل تکنیکیں EN حمام میں گریڈ 2 ٹائٹینیم کی زندگی کو طول دے سکتی ہیں:

غسل کا ٹرن اوور: جب آرتھو فاسفائٹ کا ارتکاز 15-20 g/L کے درمیان ہو تو EN غسل کو تبدیل کریں یا اس کی تجدید کریں۔ یہ عام طور پر 6-10 دھاتی موڑ کے مساوی ہے۔

ٹائٹینیم کی سطح کا علاج: الیکٹرو پولش یا اینوڈائزڈ ٹائٹینیم کی سطحوں میں فاسفورس جمع کرنے کے لیے کم اتپریرک سائٹس ہوتی ہیں اور ان میں اچار والی یا کھینچی ہوئی سطحوں سے 30-50% کم ہائیڈروجن جذب کی شرح ہوتی ہے۔

متواتر تیزاب کی صفائی: 20% نائٹرک ایسڈ میں 50 ڈگری پر 30 منٹ کے لیے ہر 1-2 ہفتوں میں ڈبونا فاسفورس کے ذخائر کو ختم کرتا ہے، ٹائٹینیم کی غیر فعال فلم کو بھر دیتا ہے اور کیٹلیٹک فاسفورس کی تہوں کو ہٹا دیتا ہے۔

کیتھوڈک تحفظ: ٹائٹینیم ہیٹر کو زیادہ عمدہ دھات (مثلاً پلاٹینم یا سونے) سے جوڑنے سے، سطح کی صلاحیت کو منتقل کیا جاتا ہے اور ہائپو فاسفائٹ کی خرابی کو کم کیا جاتا ہے۔ یہ EN حماموں میں شاید ہی عملی ہو۔

ٹائٹینیم ہیٹر ایپلی کیشن میٹرکس برائے EN حمام
EN غسل کی حالت ٹائٹینیم گریڈ تجویز کردہ ایکشن آرتھو فاسفائٹ کنسنٹریشن ہیٹر لائف متوقع (1.65 ملی میٹر دیوار)
نیا غسل، ہلکی لوڈنگ<10 g/LGrade 2 Normal operation >5 سال
درمیانی-زندگی کا غسل، اعتدال پسند لوڈنگ 10-15 گرام/L گریڈ 2 ہفتہ وار تیزاب کی صفائی کی سفارش کی جاتی ہے 2-4 سال
بوڑھا غسل، ہائی لوڈنگ 15-25 گرام/L گریڈ 2 غسل بدلیں یا گریڈ 7 6-12 مہینے استعمال کریں
بوڑھا غسل، ہائی لوڈنگ 15-25 جی/ایل گریڈ 7 قابل قبول، گریڈ 7 2-3 سال تک رگڑنے کے خلاف مزاحمت کرنے میں بہتر ہے
Bath stressed >25 g/L زندگی سے باہر کوئی بھی ٹائٹینیم فوری طور پر غسل تبدیل کریں <3 ماہ
High phosporus bath (deposit contains 10 to 12 % P)Variable, normally >20 g/LHastelloy C-276 ٹائٹینیم کی سفارش نہیں کی جاتی ہے Hastelloy استعمال کریں۔
متبادل گریڈ 7
EN حمام۔ گریڈ 7 ٹائٹینیم (Ti-0.15Pd) ہائیڈروجن کو گریڈ 2 کی شرح سے تقریباً 1/3 پر جذب کرتا ہے۔ پیلیڈیم کی موجودگی سطح پر ہائیڈروجن کے دوبارہ ملاپ کو بڑھاتی ہے، اس لیے دھات میں ایٹم ہائیڈروجن کے بہاؤ کو کم کرتی ہے۔ 15-25 g/L پر آرتھو فاسفائٹ پر مشتمل حمام میں گریڈ 7 0.05-0.10 پی پی ایم فی گھنٹہ کی شرح سے جذب ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ اہم حراستی حاصل کرنے کے لیے 1,500-3,000 گھنٹے (3-6 ماہ) درکار ہیں۔ گریڈ 7 حمام میں 2-3 سال تک رہے گا جو 6 ماہ میں گریڈ 2 کو تباہ کر دے گا اگر فاسفورس کے ذخائر کو ہٹانے کے لیے انہیں ہفتہ وار تیزاب سے صاف کیا جائے۔

90 ڈگری اور پی ایچ 4.5 پر، ٹائٹینیم گریڈ 2 الیکٹرو لیس نکل چڑھانے والے حماموں میں 15 جی/ایل تک آرتھو فاسفائٹ کی ارتکاز کو برداشت کر سکتا ہے، بغیر کسی ناقابل قبول ہائیڈروجن کی خرابی کے۔ 15 g/L سے زیادہ تیزی سے بڑھنے کی صورت میں، ہیٹر مہینوں میں ناکام ہو جائیں گے۔ انجینئرز کو آرتھو فاسفائٹ کی باقاعدگی سے نگرانی کرنی چاہیے اور 20 جی/ ایل سے پہلے غسل کے لیے منصوبہ بندی کرنی چاہیے۔ گریڈ 7 کا ٹائٹینیم جس میں الیکٹرو پولش سرفیس فنش حمام کے لیے زیادہ مقدار میں آرتھو فاسفائٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہفتہ وار تیزاب کی صفائی کا طریقہ فراہم کریں۔ آرتھو فاسفائٹ میں 25 g/L سے زیادہ ٹائٹینیم مطابقت نہیں رکھتا اور Hastelloy C-276 یا کوارٹج ہیٹر تجویز کیے جاتے ہیں۔ EN سروس کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر خریدتے وقت سطح کی تکمیل کی دستاویزات طلب کریں اور اہم حمام کے لیے ہائیڈروجن مانیٹر (پتلی تار ہائیڈروجن پروب) شامل کرنے پر غور کریں۔