ফেরিক ক্লোরাইড পরিষেবাতে টাইটানিয়াম সারফেস ফিনিশের জন্য ট্রেড-বন্ধ৷
ফেরিক ক্লোরাইড (FeCl 3) এচিং দ্রবণগুলি বেশিরভাগ ধাতুর জন্য অত্যন্ত অক্সিডাইজিং এবং আক্রমণাত্মকভাবে ক্ষয়কারী। সাধারণ ফেরিক ক্লোরাইড হল 42 ডিগ্রি Bé (প্রায় 40% FeCl 3)। টাইটানিয়াম নির্বাচন করা হয়েছিল কারণ প্যাসিভ TiO₂ স্তরের জন্য, যা এটিকে FeCl₃ প্রতিরোধী করে তোলে। যাইহোক, পিটিং হল প্যাসিভ আবরণের স্থানীয় ভাঙ্গন, সাধারণত পৃষ্ঠের ত্রুটি, অন্তর্ভুক্তি বা মাইক্রোস্কেলের ফাটলে। সারফেস ফিনিস, গড় রুক্ষতা Ra দ্বারা পরিমাপ করা, সম্ভাব্য পিটিং ইনিশিয়েশন সাইটগুলির পরিমাণ এবং আকারের উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। একটি মসৃণ পৃষ্ঠ (নিম্ন Ra) মাইক্রোস্কোপিক ফিসারগুলিকে সরিয়ে দেয় এবং ক্লোরাইড আয়নগুলির ঘনত্বের জন্য সাইটের সংখ্যা হ্রাস করে। একটি অত্যন্ত মসৃণ পৃষ্ঠের (Ra <0.2 µm) ইলেক্ট্রোপলিশিং বা যান্ত্রিক পলিশিং প্রয়োজন এবং খরচ যোগ করে। বর্তমান গবেষণাটি 50 ডিগ্রীতে 42 ডিগ্রি Bé FeCl3 এ Ra মান এবং পিটিং ইন্ডাকশন সময়ের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক নির্ধারণ করেছে এবং পৃষ্ঠের ফিনিস স্থাপন করেছে যা পিট সূচনার আগে সর্বাধিক সময়কাল প্রদান করে।

যান্ত্রিক অখণ্ডতার প্রভাব: পিটিং সূচনা এবং পৃষ্ঠের রুক্ষতা
টাইটানিয়ামের উপর ফেরিক ক্লোরাইড দ্রবণে পিটিং শুরু হয় এমন স্থানে যেখানে প্যাসিভ ফিল্মটি সবচেয়ে পাতলা হয়, বা যেখানে ফিসারগুলি ক্লোরাইড জমা করার অনুমতি দেয়। একটি রুক্ষ পৃষ্ঠে (Ra > 1.0 µm), উপত্যকাগুলি মাইক্রো ফিসারের মতো। এই ট্রফগুলি সাধারণত 5-20 µm চওড়া এবং গভীরতা Ra মানের সমান। এই উপত্যকায় ক্লোরাইড আয়নগুলি ছড়িয়ে পড়ার সীমাবদ্ধতার কারণে জমা হয় এবং ধাতব ক্লোরাইডগুলির হাইড্রোলাইসিসের কারণে স্থানীয় pH হ্রাস পায় যা পিটিং শুরু করে। একটি মসৃণ পৃষ্ঠে (Ra <0.4 µm) উপত্যকাগুলি অগভীর (<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.

থার্মাল পারফরমেন্স: সারফেস ফিনিশ এবং হিট ট্রান্সফারের প্রভাব
সারফেস ফিনিস তাপ পরিবহনের উপরও প্রভাব ফেলে, কিন্তু পিটিং প্রতিরোধের জন্য গৌণ। একটি রুক্ষ পৃষ্ঠের প্রকৃত ক্ষেত্রফল বেশি (সাধারণত Ra=1.5 µm এর জন্য অনুমানকৃত ক্ষেত্রফলের 2 থেকে 5 গুণ বেশি) যা তাত্ত্বিকভাবে, ফেরিক ক্লোরাইড দ্রবণের সাথে যোগাযোগের ক্ষেত্র বাড়িয়ে তাপ স্থানান্তরকে উন্নত করে। প্রকৃতপক্ষে যদিও পরিবাহী সীমানা স্তরের পুরুত্ব (সাধারণত 50-200 µm) রুক্ষতা বৈশিষ্ট্যের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বড় এবং তাই তাপ স্থানান্তর সহগ 5 µm-এর নিচে মানের জন্য Ra থেকে প্রায় স্বাধীন। ইলেক্ট্রোপলিশিং (Ra=0.1µm) একটি যান্ত্রিকভাবে পালিশ করা পৃষ্ঠের তুলনায় বাস্তব পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে ~5% কমিয়ে দেয়, যার ফলে একটি ন্যূনতম (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

বাণিজ্যের সংশ্লেষণ-বন্ধ: রা মান বনাম পিটিং ইন্ডাকশন সময়
সারফেস ফিনিশ রা ভ্যালু (µm) পদ্ধতি E_pit (V বনাম Ag/AgCl) প্রথম পিট পর্যন্ত আনয়ন সময় (ঘন্টা, 42 ডিগ্রি Bé FeCl3, 50 ডিগ্রি) আপেক্ষিক খরচ ফ্যাক্টর
যেমন-আঁকানো (মিল ফিনিশ) 1.2 – 1.8 কোনটিই নয় +0.65 V 20 – 40 ঘন্টা 1.0× পিকল্ড (অ্যাসিড ডিসকেল্ড) 0.8 – 1.2 10% HNO₃ + 2% HF ডিপ +0.70 V 50 – 101s 2 ঘন্টা পলিশ করা হয়েছে 0.4 – 0.6 বেল্ট বা হুইল পলিশিং +0.80 V 300 – 500 ঘন্টা 1.5×
মেকানিক্যাল পলিশিং (600 গ্রিট) 0.2 – 0.3 ফাইন অ্যাব্রেসিভ পলিশিং+0.88 V 2.0×1,000 - 2,000 ঘণ্টা
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5,000 ঘন্টা. 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>6 মাস একটানা অপারেশন) যখন 1-2 দিনের মধ্যে -আঁকানো সারফেস পিট। Ra হ্রাসের সাথে সাথে উন্নতিটি দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

শেষের পর ইঞ্জিনিয়ারিং: প্যাসিভেশন এবং পোস্ট-পলিশিং ট্রিটমেন্ট
সর্বোত্তম পিটিং প্রতিরোধের জন্য, একটি ইলেক্ট্রোপলিশড পৃষ্ঠকে একটি নাইট্রিক অ্যাসিড প্যাসিভেশন ধাপ অনুসরণ করতে হবে (30 মিনিটের জন্য 50 ডিগ্রিতে 20% HNO 3)। এই চিকিত্সাটি একটি সমজাতীয়, ত্রুটি-মুক্ত TiO2 স্তরের দিকে নিয়ে যায় যা প্রাকৃতিক প্যাসিভ ফিল্মের চেয়ে ঘন এবং আরও স্থিতিশীল। ফেরিক ক্লোরাইডে প্যাসিভেটেড ইলেক্ট্রোপলিশড টাইটানিয়াম 10,000 ঘন্টার পরীক্ষাগার পরীক্ষার পরে কোনও পিটিং দেখায় না। যদি ইলেক্ট্রোপলিশিং প্রয়োগের জন্য খুব ব্যয়বহুল হয়, তাহলে 600-গ্রিট মেকানিক্যাল পলিশিং (Ra ≈ 0.25 µm) এবং প্যাসিভেশন 1,000-2,000 ঘন্টা একটি আনয়ন সময় দেবে যা অনেক ব্যাচ এচিং পদ্ধতির জন্য উপযুক্ত যেখানে হিটারটি ব্যাচের মধ্যে সরিয়ে ফেলা হয় এবং পরিষ্কার করা হয়। কৌশলটি হল পৃষ্ঠের দূষিত পদার্থগুলি (লোহার কণা, গ্রীস বা এমবেডেড ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম) এড়াতে যা পিটিং ইনিশিয়েশন সাইট হিসাবে কাজ করতে পারে।

উপসংহার: ইলেক্ট্রোপলিশড (Ra কম বা 0.15 μm এর সমান) দীর্ঘতম আনয়ন সময় অফার করে
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 মাস। যান্ত্রিকভাবে পালিশ করা সারফেস (Ra=0.2–0.6 µm) 300-2,000 ঘণ্টার মধ্যবর্তী আনয়ন সময় নিয়ে যায়, কম চাহিদাযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত। ইলেক্ট্রোপলিশিংয়ের একটি গুরুত্বপূর্ণ তাপীয় শাস্তি নেই। ফেরিক ক্লোরাইড এচিং এর জন্য ইলেক্ট্রোপলিশড সারফেস ফিনিস যাচাইকৃত রা 0.15 μm এর চেয়ে কম বা সমান এবং পলিশের পর 20% নাইট্রিক অ্যাসিডের প্যাসিভেশনের জন্য হিটারগুলি নির্দিষ্ট করুন। কিন্তু বর্ধিত ফিনিশিং খরচের ক্ষতিপূরণ{12}} পিটিং সংক্রান্ত সমস্যাগুলি এড়ানো এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন দ্বারা। রক্ষণাবেক্ষণের ব্যবধানের মধ্যে প্রত্যাশিত ক্রমাগত রান সময়ের উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত পৃষ্ঠ ফিনিস চয়ন করুন। 1,000 ঘন্টার বেশি যেকোনো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, ইলেক্ট্রোপলিশিং করার পরামর্শ দেওয়া হয়।