فیرک کلورائڈ سروس میں ٹائٹینیم سرفیس فنش کے لیے تجارت-آف
فیرک کلورائیڈ (FeCl 3 ) ایچنگ سلوشنز زیادہ تر دھاتوں کے لیے انتہائی آکسیڈائزنگ اور جارحانہ طور پر سنکنرن ہوتے ہیں۔ عام فیرک کلورائڈ 42 ڈگری Bé (تقریبا 40% FeCl 3 ) ہے۔ ٹائٹینیم کو غیر فعال TiO₂ پرت کی وجہ سے منتخب کیا گیا تھا، جو اسے FeCl₃ کے خلاف مزاحم بناتا ہے۔ تاہم، پٹنگ غیر فعال کوٹنگ کی مقامی خرابی ہے، عام طور پر سطح کی خامیوں، شمولیت یا مائیکرو اسکیل کی دراڑوں پر۔ سطح کی تکمیل، اوسط کھردری Ra سے ماپا جاتا ہے، ممکنہ پٹنگ انیشیشن سائٹس کی مقدار اور سائز پر براہ راست اثر ڈالتا ہے۔ ایک ہموار سطح (کم Ra) خوردبینی دراڑ کو ہٹاتی ہے اور کلورائیڈ آئنوں کے ارتکاز کے لیے سائٹس کی تعداد کو کم کرتی ہے۔ ایک انتہائی ہموار سطح (Ra <0.2 µm) کو الیکٹرو پولشنگ یا مکینیکل پالش کی ضرورت ہوتی ہے اور لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔ موجودہ مطالعہ نے 50 ڈگری پر 42 ڈگری Bé FeCl3 میں Ra قدر اور پٹنگ انڈکشن ٹائم کے درمیان ارتباط کا تعین کیا اور سطح کی تکمیل کو قائم کیا جس نے گڑھے کے آغاز سے پہلے زیادہ سے زیادہ مدت فراہم کی۔

مکینیکل سالمیت کے اثرات: پٹنگ انیشیشن اور سطح کی کھردری
ٹائٹینیم پر فیرک کلورائد محلول میں پٹنگ ان جگہوں سے شروع ہوتی ہے جہاں غیر فعال فلم سب سے پتلی ہوتی ہے، یا جہاں دراڑیں کلورائد کو جمع کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ کھردری سطح (Ra > 1.0 µm) میں، وادیاں مائیکرو فشرز کی طرح ہوتی ہیں۔ یہ گرتیں عام طور پر 5–20 µm چوڑی ہوتی ہیں اور گہرائی Ra قدر کی طرح ہے۔ ان وادیوں میں کلورائیڈ آئن پھیلاؤ کی رکاوٹوں کی وجہ سے جمع ہوتے ہیں اور دھاتی کلورائیڈز کے ہائیڈولیسس کی وجہ سے مقامی پی ایچ کم ہو جاتا ہے جو گڑھے کو شروع کرتا ہے۔ ایک ہموار سطح پر (Ra <0.4 µm) وادیاں اتلی ہیں (<1 µm depth) and wide compared to their depth such that oxygen transport can maintain passivity. Electrochemical experiments in 42° Bé FeCl3 at 50°C showed that the pitting potential (Epit) of the Grade 2 titanium increased as the surface roughness decreased. For as-drawn surface (Ra = 1.5 µm) Epit = +0.65 V vs. Ag/AgCl. E_pit = +0.85 V for a mechanically polished surface (Ra = 0.4 µm). For electropolished surface (Ra = 0.1 µm) E_pit = + 0.95 V. In FeCl₃ the open-circuit potential is about +0.55 V. As-drawn surfaces are quite close to the pitting potential, whereas electropolished surfaces offer a safety margin of 400 mV. The induction time, which is the period from immersion to the first detectable pitting, shows an exponential dependence on the difference between Epit and the open-circuit potential. An increase of E_pit of 100 mV results in an increase of ~10 in induction time.

تھرمل کارکردگی: سطح کی تکمیل اور حرارت کی منتقلی کا اثر
سطح کی تکمیل کا اثر گرمی کی نقل و حمل پر بھی پڑتا ہے، لیکن یہ پٹنگ مزاحمت کے لیے ثانوی ہے۔ کھردری سطح کی اصل سطح کا رقبہ زیادہ ہوتا ہے (عام طور پر Ra=1.5 µm کے لیے متوقع رقبہ سے 2 سے 5 گنا زیادہ) جو کہ نظری طور پر، فیرک کلورائڈ محلول کے ساتھ رابطے کے علاقے کو بڑھا کر حرارت کی منتقلی کو بڑھاتا ہے۔ درحقیقت تاہم کنویکٹیو باؤنڈری پرت کی موٹائی (عام طور پر 50–200 µm) کھردری خصوصیات سے نمایاں طور پر بڑی ہوتی ہے اور اس لیے حرارت کی منتقلی کا گتانک 5 µm سے کم اقدار کے لیے Ra سے تقریباً آزاد ہے۔ الیکٹرو پولشنگ (Ra=0.1µm) مشینی طور پر پالش شدہ سطح کے مقابلے میں حقیقی سطح کے رقبے کو ~5% تک کم کرتی ہے، جس کے نتیجے میں کم سے کم (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

تجارت کی ترکیب-آف: را ویلیو بمقابلہ پٹنگ انڈکشن ٹائم
سرفیس فائنش را ویلیو (µm) طریقہ E_pit (V بمقابلہ Ag/AgCl) پہلے گڑھے میں شامل کرنے کا وقت (گھنٹے، 42 ڈگری Bé FeCl3، 50 ڈگری) متعلقہ لاگت کا عنصر
جیسا کہ-ڈرایا گیا (مل ختم) 1.2 – 1.8 کوئی نہیں +0.65 V 20 – 40 گھنٹے 1.0× اچار (ایسڈ ڈیسکلڈ) 0.8 – 1.2 10% HNO₃ + 2% HF ڈِپ +0.70 V 50 – 101 GR 20 101 GR (Mechan 50 - 100 GR) 0.4 - 0.6 بیلٹ یا وہیل پالش +0.80 V 300 - 500 گھنٹے 1.5×
مکینیکل پالش (600 گرٹ) 0.2 – 0.3 عمدہ کھرچنے والی پالش+0.88 V 2.0×1,000 - 2,000 گھنٹے
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5,000 گھنٹے. 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>مسلسل آپریشن کے 6 ماہ) جبکہ 1-2 دن کے اندر اندر -سطح کے گڑھے کے طور پر۔ Ra کی کمی کے ساتھ ہی بہتری تیزی سے بڑھتی ہے۔

تکمیل کے بعد انجینئرنگ: Passivation اور پوسٹ-پالش کرنے کا علاج
بہترین پٹنگ مزاحمت کے لیے، ایک الیکٹرو پولش شدہ سطح کے بعد نائٹرک ایسڈ کے گزرنے کا مرحلہ ہونا چاہیے (30 منٹ کے لیے 50 ڈگری پر 20% HNO 3)۔ یہ علاج ایک یکساں، عیب-مفت TiO2 پرت کی طرف لے جاتا ہے جو قدرتی غیر فعال فلم سے زیادہ موٹی اور زیادہ مستحکم ہوتی ہے۔ فیرک کلورائد میں غیر فعال الیکٹرو پولش ٹائٹینیم 10,000 گھنٹے کی لیبارٹری ٹیسٹنگ کے بعد کوئی پٹنگ نہیں دکھاتا ہے۔ اگر الیکٹرو پولشنگ ایپلی کیشن کے لیے بہت مہنگی ہے، تو پھر 600-گرٹ مکینیکل پالش (Ra ≈ 0.25 µm) اور پاسیویشن 1,000–2,000 گھنٹے کا انڈکشن ٹائم دے گا جو کہ بہت سے بیچ اینچنگ کے طریقہ کار کے لیے موزوں ہے جہاں ہیٹر کو ہٹا کر بیچوں کے درمیان صاف کیا جاتا ہے۔ چال یہ ہے کہ سطحی آلودگیوں (لوہے کے ذرات، چکنائی، یا سرایت شدہ کھرچنے والے) سے بچیں جو کہ ابتدائی جگہوں کے لیے کام کر سکتے ہیں۔

نتیجہ: الیکٹرو پولشڈ (Ra 0.15 μm سے کم یا اس کے برابر) سب سے طویل انڈکشن ٹائم پیش کرتا ہے
The maximum induction time for pitting (> 5,000 hours of continuous service) was obtained for a titanium electric heating element immersed in 42° Bé ferric chloride etching solution at 50°C with an electropolished surface finish of Ra < 0.15 µm. Because of the exponential relationship between surface roughness and pitting potential, the improvement over as drawn surfaces ( Ra = 1.5 µm) is considerable, from 1-2 days to >6 ماہ. میکانکی طور پر پالش کی گئی سطحیں (Ra=0.2–0.6 µm) 300–2,000 گھنٹے کے انٹرمیڈیٹ انڈکشن ٹائمز کا باعث بنتی ہیں، جو کم طلب ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں۔ الیکٹرو پولشنگ میں کوئی اہم تھرمل جرمانہ نہیں ہے۔ فیرک کلورائیڈ اینچنگ کے لیے الیکٹرو پولش شدہ سطح کے فنش کی تصدیق شدہ Ra 0.15 μm سے کم یا اس کے برابر اور پالش کے بعد 20% نائٹرک ایسڈ میں پاسیویشن کے لیے ہیٹر متعین کریں۔ لیکن بڑھتی ہوئی فنشنگ لاگت کی تلافی پٹنگ سے متعلق مسائل سے بچنے اور طویل سروس کی زندگی سے ہوتی ہے۔ دیکھ بھال کے وقفوں کے درمیان متوقع مسلسل رن ٹائم کی بنیاد پر مناسب سطح کی تکمیل کا انتخاب کریں۔ 1,000 گھنٹے سے زیادہ کسی بھی درخواست کے لیے، الیکٹرو پولشنگ تجویز کی جاتی ہے۔