একটি টাইটানিয়াম বৈদ্যুতিক নিমজ্জন হিটারে 70 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম ডাইক্রোমেট সলিউশনের জন্য, কেন হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম আয়ন একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজার হওয়া সত্ত্বেও টাইটানিয়াম পৃষ্ঠকে নিষ্ক্রিয় করে না?

সোডিয়াম ডাইক্রোমেট (Na2Cr2O7) একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং দ্রবণ, 70 ডিগ্রিতে 10%। হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম (Cr⁶⁺) হল একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজার, যার একটি আদর্শ হ্রাস সম্ভাবনা রয়েছে +1.33 V এর Cr₂O₇²⁻/Cr³⁺ এর জন্য। ক্রোমেট আয়নগুলি বিভিন্ন ধাতুকে নিষ্ক্রিয় করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন স্টেইনলেস স্টিল। যাইহোক, টাইটানিয়ামের হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম একটি স্থিতিশীল প্যাসিভ ফিল্ম গঠন করে না। ক্রোমিয়াম আয়নগুলি টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড জালিতে একত্রিত হয় না। উচ্চ জারণ সম্ভাবনা আসলে টাইটানিয়ামকে ট্রান্সপ্যাসিভ অঞ্চলে চালিত করে, যার ফলে প্যাসিভ ফিল্মের ক্রমাগত দ্রবীভূত হয়। 70 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম ডাইক্রোমেটে টাইটানিয়ামের ক্ষয় হার 0.05-0.15 মিমি প্রতি বছর, যা অনেক নিরপেক্ষ ক্লোরাইড দ্রবণের চেয়ে বেশি। হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম সলিউশনে টাইটানিয়াম আচরণের প্রক্রিয়া একটি স্থিতিশীল TiO2 ফিল্ম টাইটানিয়ামকে নিষ্ক্রিয় করে। ডাইক্রোমেট দ্রবণে, হ্রাস প্রক্রিয়া Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O টাইটানিয়ামের পৃষ্ঠে ঘটে। এই বিক্রিয়ার উচ্চ বিনিময় বর্তমান ঘনত্বের কারণে, টাইটানিয়ামের মিশ্র সম্ভাবনা +1.0 V বনাম একটি প্রচলিত হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোডের চেয়ে বেশি মানগুলিতে স্থানান্তরিত হয়। এই ধরনের মহৎ সম্ভাবনার সাথে টাইটানিয়াম ট্রান্সপ্যাসিভ এলাকায় পৌঁছায় যেখানে TiO 2 স্তরটি আরও দ্রবণীয় Ti 4+ প্রজাতিতে জারিত হয়। প্যাসিভ ফিল্ম স্থিতিশীল নয় এবং ক্রমাগত দ্রবীভূত হয়। ক্রোমেট আয়ন টাইটানিয়ামের সাথে অদ্রবণীয় যৌগ গঠন করে না, যা একটি বাধা স্তর হিসাবে কাজ করতে পারে, যেমন তারা লোহা এবং ক্রোমিয়ামে করে, যেখানে ক্রোমেট প্রতিরক্ষামূলক স্পিনেল অক্সাইড তৈরি করে। পরিমাণগত জারা হার এবং পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের ক্ষয় আচরণ 10% Na₂Cr₂O₇-এ 70 ডিগ্রিতে 1,000 ঘন্টা নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষার মাধ্যমে যাচাই করা হয়েছে: ক্ষয়ের হার 0.05–0.15 মিমি/বছর, তাজা জলের তাপমাত্রার চেয়ে{1} 4 গুণ বেশি। জমা করা ক্রোম অক্সাইড বা হাইড্রোক্সাইডের কারণে পৃষ্ঠটি হলুদ-বাদামী বিবর্ণ। এক্স-রশ্মি ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি তদন্ত দেখায় যে পৃষ্ঠের আবরণ টিও₂ এবং Cr(OH)₃ এর একটি ছিদ্রযুক্ত, অ{48}}প্রতিরক্ষামূলক সংমিশ্রণ। উন্মুক্ত{100}}সার্কিট পটেনশিয়াল ট্রান্সপ্যাসিভ অঞ্চলে +0.6 থেকে +0.9 V বনাম Ag/AgCl তে স্থিতিশীল হয়। কোন পিটিং দৃশ্যমান নয় কিন্তু অভিন্ন পাতলা হওয়া লক্ষ্য করা যায়। বিপরীতে, 70 ডিগ্রিতে 3% NaCl-এ গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের জারা হার হল 0.01–0.03 মিমি/বছর একটি নিষ্ক্রিয় সম্ভাব্য +0.1 থেকে +0.3 V। ক্ষয়ের তীব্রতার উপর ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার প্রভাব ক্ষয়ের হার এবং তাপমাত্রার মাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্ষয়ের হার বৃদ্ধি পায়। 5% Na2Cr2O7 এবং 70 ডিগ্রিতে ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.03-0.08 মিমি। 10% এবং 70 ডিগ্রীতে হার 0.05-0.15 মিমি/বছর। 15% এবং 70 ডিগ্রিতে হার 0.08-0.20 মিমি/বছরে বৃদ্ধি পায়। 10% এবং 50 ডিগ্রীতে হার 0.02-0.05 মিমি/বছরে কমে যায়। 10% এবং 90 ডিগ্রীতে হার 0.10-0.25 মিমি/বছরে বৃদ্ধি পায়। 20% এবং 90 ডিগ্রিতে প্রতি বছর 0.15-0.35 মিমি হার। ক্ষয়টি পিটিং ছাড়াই একজাতীয়, যেহেতু ট্রান্সপ্যাসিভ দ্রবীভূত পৃষ্ঠের উপর অভিন্ন। প্রক্রিয়াটির সক্রিয়করণ শক্তি প্রায় 40 kJ/mol মিশ্র গতি এবং প্রসারণ নিয়ন্ত্রণ নির্দেশ করে। ডাইক্রোমেট সলিউশনে বিভিন্ন গ্রেডের টাইটানিয়ামের ক্ষয় আচরণ নীচের সারণীটি 10% সোডিয়াম ডাইক্রোমেটে 1000 ঘন্টার জন্য 70 ডিগ্রিতে বেশ কয়েকটি টাইটানিয়াম গ্রেডের ক্ষয়ের হার এবং তাদের প্যাসিভ ফিল্মের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়। টাইটানিয়াম গ্রেড ক্ষয় হার (মিমি/বছর) সারফেস ফিল্ম কম্পোজিশন ওপেন-সার্কিট পটেনশিয়াল (V বনাম Ag/AgCl) পিটিং অবজার্ভড গ্রেড 2 (বাণিজ্যিকভাবে বিশুদ্ধ) 0.05-0.15 TiO2 + Cr(OH)3 (ছিদ্রযুক্ত) থেকে . নম্বর গ্রেড (Ti-0.15Pd) 0.04–0.12 TiO2 + Cr(OH)3 + Pd +0.7 থেকে +1.0 কোন গ্রেড 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) 0.06–0.18 TiO}{12}}{12}} MoO3 +0.5 থেকে +0.8 নং গ্রেড 5 (Ti-6Al-4V) 0.08–0.22 মিশ্র অক্সাইড +0.5 থেকে +0.8 ডাইক্রোমেট পরিষেবার জন্য কোনও প্রশমন এবং উপাদান নির্বাচন নির্দেশিকা নেই ডাইক্রোমেট সমাধান। ডাইক্রোমেট ঘনত্ব (%) তাপমাত্রা (ডিগ্রী) প্রস্তাবিত টাইটানিয়াম গ্রেড প্রত্যাশিত জারা হার (মিমি/বছর) প্রত্যাশিত জীবন (1.5 মিমি প্রাচীর)<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.