ٹائٹینیم الیکٹرک وسرجن ہیٹر میں 70 ڈگری پر 10% سوڈیم ڈائکرومیٹ سلوشن کے لیے، ہیکساویلنٹ کرومیم آئن ایک مضبوط آکسیڈائزر ہونے کے باوجود ٹائٹینیم کی سطح کو غیر فعال کیوں نہیں کرتا؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
سوڈیم ڈیکرومیٹ (Na2Cr2O7) ایک طاقتور آکسائڈائزنگ محلول ہے، 10% 70 ڈگری پر۔ Hexavalent کرومیم (Cr⁶⁺) ایک مضبوط آکسیڈائزر ہے، جس میں Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ کے لیے +1.33 V کی معیاری کمی کی صلاحیت ہے۔ کرومیٹ آئنوں کا استعمال کئی دھاتوں جیسے سٹینلیس سٹیل کے لیے کیا جاتا ہے۔ تاہم، ٹائٹینیم پر ہیکساویلنٹ کرومیم ایک مستحکم غیر فعال فلم نہیں بناتا۔ کرومیم آئنوں کو ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ جالی میں شامل نہیں کیا جاتا ہے۔ اعلی آکسیکرن صلاحیت دراصل ٹائٹینیم کو منتقلی کے علاقے میں لے جاتی ہے، جس کے نتیجے میں غیر فعال فلم کی مسلسل تحلیل ہوتی ہے۔ 70 ڈگری پر 10% سوڈیم ڈائکرومیٹ میں ٹائٹینیم کی سنکنرن کی شرح 0.05-0.15 ملی میٹر فی سال ہے، جو بہت سے غیر جانبدار کلورائد محلولوں سے زیادہ ہے۔ Hexavalent Chromium Solutions میں Titanium Behavior کا طریقہ کار ایک مستحکم TiO2 فلم ٹائٹینیم کو غیر فعال کرتا ہے۔ ڈائکرومیٹ سلوشنز میں، کمی کا عمل Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O ٹائٹینیم کی سطح پر ہوتا ہے۔ اس رد عمل کی اعلیٰ تبادلے کی موجودہ کثافت کی وجہ سے، ٹائٹینیم کی ملی جلی صلاحیت کو +1.0 V بمقابلہ روایتی ہائیڈروجن الیکٹروڈ سے زیادہ قدروں میں منتقل کر دیا جاتا ہے۔ اس طرح کی عمدہ صلاحیتوں کے ساتھ ٹائٹینیم منتقلی کے علاقے تک پہنچ جاتا ہے جس میں TiO 2 پرت مزید آکسائڈائز ہوتی ہے اور گھلنشیل Ti 4+ پرجاتیوں میں۔ غیر فعال فلم مستحکم نہیں ہے اور مسلسل تحلیل ہوتی ہے. کرومیٹ آئن ٹائٹینیم کے ساتھ ناقابل حل مرکبات نہیں بناتے ہیں، جو ایک رکاوٹ کی تہہ کے طور پر کام کر سکتے ہیں، جیسا کہ وہ لوہے اور کرومیم پر کرتے ہیں، جہاں کرومیٹ حفاظتی اسپنل آکسائیڈز پیدا کرتا ہے۔ مقداری سنکنرن کی شرح اور سطح کی خصوصیت گریڈ 2 ٹائٹینیم کے سنکنرن رویے کی تصدیق 1,000 گھنٹے تک 70 ڈگری پر 10% Na₂Cr₂O₇ میں کنٹرولڈ ٹیسٹنگ کے ذریعے کی گئی ہے: سنکنرن کی شرح 0.05–0.15 ملی میٹر فی سال ہے، یعنی تازہ پانی کے لیے اسی درجہ حرارت سے{1} 4 گنا زیادہ۔ جمع کروم آکسائیڈ یا ہائیڈرو آکسائیڈ کی وجہ سے سطح پیلے-بھورے رنگ کی ہے۔ ایکس-رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی کی تحقیقات سے پتہ چلتا ہے کہ سطح کی کوٹنگ ایک غیر محفوظ، غیر-TiO₂ اور Cr(OH)₃ کا حفاظتی امتزاج ہے۔ کھلی{100}}سرکٹ پوٹینشل +0.6 سے +0.9 V بمقابلہ Ag/AgCl پر منتقلی والے علاقے میں مستحکم ہوتی ہے۔ کوئی گڑھا نظر نہیں آتا لیکن یکساں پتلا ہونا نوٹ کیا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، 70 ڈگری پر 3% NaCl میں گریڈ 2 ٹائٹینیم کی سنکنرن کی شرح 0.01–0.03 ملی میٹر فی سال ہے جس کی غیر فعال صلاحیت +0.1 سے +0.3 V ہے۔ سنکنرن کی شدت پر ارتکاز اور درجہ حرارت کا اثر سنکنرن کی شرح اور سنکنرن میں فرق کے ساتھ درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے۔ 5% Na2Cr2O7 اور 70 ڈگری پر سنکنرن کی شرح 0.03-0.08 ملی میٹر سالانہ ہے۔ 10% اور 70 ڈگری پر شرح 0.05-0.15 ملی میٹر/سال ہے۔ 15% اور 70 ڈگری پر شرح 0.08-0.20 ملی میٹر فی سال تک بڑھ جاتی ہے۔ 10% اور 50 ڈگری پر شرح کم ہو کر 0.02–0.05 ملی میٹر فی سال ہو جاتی ہے۔ 10% اور 90 ڈگری پر شرح 0.10-0.25 ملی میٹر فی سال تک بڑھ جاتی ہے۔ شرح 20% اور 90 ڈگری پر 0.15–0.35 ملی میٹر سالانہ ہے۔ سنکنرن بغیر گڑھے کے یکساں ہے، کیونکہ ٹرانسپیسیو تحلیل سطح پر یکساں ہے۔ اس عمل کے لیے ایکٹیویشن انرجی تقریباً 40 kJ/mol ہے جو مخلوط کائنےٹک اور ڈفیوژن کنٹرول کو ظاہر کرتی ہے۔ ڈائکرومیٹ سلوشنز میں مختلف درجات کے ٹائٹینیم کا سنکنرن رویہ نیچے دی گئی جدول 10% سوڈیم ڈائکرومیٹ میں 1000 گھنٹے کے لیے 70 ڈگری پر کئی ٹائٹینیم گریڈز کی سنکنرن کی شرح اور ان کی غیر فعال فلموں کی خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے۔ ٹائٹینیم گریڈ سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال) سرفیس فلم کمپوزیشن اوپن سرکٹ پوٹینشل (V بمقابلہ Ag/AgCl) پٹنگ آبزروڈ گریڈ 2 (تجارتی طور پر خالص) 0.05-0.15 TiO2 + Cr(OH)3 (غیر محفوظ) سے {{1017} گریڈ (Ti-0.15Pd) 0.04–0.12 TiO2 + Cr(OH)3 + Pd +0.7 سے +1.0 کوئی گریڈ 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) 0.06–0.18 TiO}}{12}}{12}} MoO3 +0.5 to +0.8 No Grade 5 (Ti-6Al-4V) 0.08–0.22 مکسڈ آکسائڈز +0.5 سے +0.8 Dichromate سروس کے لیے کوئی تخفیف اور مواد کے انتخاب کی رہنمائی نہیں ہے ڈائکرومیٹ حل Dichromate Concentration (%) درجہ حرارت (ڈگری) تجویز کردہ ٹائٹینیم گریڈ متوقع سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال) متوقع زندگی (1.5 ملی میٹر دیوار)<5 <50 Grade 2 <0.03 >10 years 50–70 5–10 0.05–0.12 3–5 years Grade 7 10–15 70 Grade 7 0.08–0.20 2–3 years >15 >70 Not recommended >0.20 <2 years Engineering Grade Selection Beyond Wall thickness provides a corrosion allowance . A 2.0 mm wall corrodes at a rate of 0.10 mm per year for 20 years . The tube surface finish has little effect on transpassive dissolution. The inclusion of chlorides in the dichromate solution, which may be due to the presence of dirty water, raises the corrosion rate by 2-3 times. The addition of sulphate ions has a small inhibitory effect. Deaeration of the solution for oxygen removal slows the cathodic process and reduces the corrosion rate by 30-50%. Choosing Wisely. For a titanium electric immersion heater in 10 % sodium dichromate at 70 °C, expect a corrosion rate of 0.05 to 0.15 mm per year for Grade 2 or 0.04 to 0.12 mm per year for Grade 7. Use a minimum wall thickness of 2.0 mm for a service life of 10 to 20 years. Dichromate solution can be diluted, or the working temperature lowered for higher concentrations or temperatures. During operation, check the heater for variations in electrical resistance that may indicate thinning. If the solution is polluted with chlorides, lower the temperature to 50 °C. The engineer, knowing that hexavalent chromium does not passivate titanium but transpassively dissolves it, chooses the proper wall thickness and grade for predictable service life in sodium dichromate solutions.
