In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, সিলিকেট 0.5-2 µm পুরুত্বের সাথে একটি অবিচ্ছিন্ন, অ{1}}ছিদ্রহীন, প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম গঠন করে। pH 9-এ, ফিল্মটি ছিদ্রযুক্ত, ফাটলযুক্ত এবং অ-প্রতিরক্ষামূলক, যা ক্লোরাইড বা অন্যান্য আক্রমনাত্মক প্রজাতিকে প্রবেশ করতে দেয় এবং পিটিং সৃষ্টি করে। পার্থক্যটি সিলিকেট আয়নগুলির পলিমারাইজেশন অবস্থা থেকে উদ্ভূত হয়। উচ্চ pH এ, সিলিকেট মনোমেরিক SiO₄⁴⁻ আয়ন হিসাবে বিদ্যমান যা একটি ঘন, গ্লাসযুক্ত ফিল্ম তৈরি করে। নিম্ন pH-এ, সিলিকেট পলিমারাইজ করে কোলয়েডাল চেইনে পরিণত হয় যা একটি ছিদ্রযুক্ত, ফাটল গঠন তৈরি করে।

পিএইচ-নির্ভরশীল সিলিকেট ফিল্ম গঠনের প্রক্রিয়া

The polymerization of silicate ions follows: SiO₄⁴⁻ + H₂O → HSiO₄³⁻ + OH⁻. At high pH (>11), ভারসাম্য মনোমেরিক আয়নকে সমর্থন করে, যা একটি ঘন নিরাকার সিলিকা ফিল্ম হিসাবে জমা হয়। pH 9–10 এ, আয়নগুলি একটি ছিদ্রযুক্ত নেটওয়ার্ক তৈরি করে এমন কাঠামোর মতো চেইনে-পলিমারাইজ করে। ফিল্মটি সোডিয়াম আয়নকেও অন্তর্ভুক্ত করে, একটি সোডিয়াম সিলিকেট গ্লাস তৈরি করে। প্রতিরক্ষামূলক গুণমান ফিল্মের ঘনত্ব এবং মাইক্রো-ফাটলের অনুপস্থিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়।

pH এর একটি ফাংশন হিসাবে পরিমাণগত ফিল্মের গুণমান

10% Na₂SiO₃ এ 80 ডিগ্রীতে 500 ঘন্টা ধরে নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের জন্য নিম্নলিখিতগুলিকে প্রতিষ্ঠিত করেছে। pH 8 এ, ফিল্মের পুরুত্ব 0.1–0.3 µm, ফিল্ম পোরোসিটি বেশি, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.15-0.30 মিমি, এবং পিটিং বর্তমান। pH 9-এ, পুরুত্ব 0.2–0.5 µm, ছিদ্র বেশি, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.08–0.20 মিমি, এবং পিটিং মাঝে মাঝে হয়। pH 10 এ, পুরুত্ব 0.5–1.0 µm, ছিদ্র মাঝারি, প্রতি বছর ক্ষয় হার 0.04–0.10 মিমি, এবং পিটিং বিরল। pH 11-এ, পুরুত্ব 1.0–1.5 µm, ছিদ্রতা কম, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.02–0.05 মিমি, এবং কোনও পিটিং ঘটে না। pH 12-এ, পুরুত্ব 1.5–2.5 µm, ছিদ্রতা খুব কম, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.01–0.03 মিমি, এবং কোনও পিটিং ঘটে না। pH 13-এ, পুরুত্ব 2.0–3.0 µm, ছিদ্রতা খুব কম, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.005–0.015 মিমি, এবং কোনও পিটিং ঘটে না।

পিএইচ প্রয়োজনীয়তার উপর তাপমাত্রার প্রভাব

একটি প্রতিরক্ষামূলক ফিল্মের জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম pH তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়। 60 ডিগ্রিতে, ন্যূনতম pH হল 10.5, এবং প্রস্তাবিত pH হল 11.0৷ 80 ডিগ্রীতে, সর্বনিম্ন হল 11.0, এবং প্রস্তাবিত হল 11.5। 100 ডিগ্রীতে, সর্বনিম্ন হল 11.5, এবং প্রস্তাবিত হল 12.0৷ 120 ডিগ্রীতে , সর্বনিম্ন হল 12.0, এবং প্রস্তাবিত হল 12.5৷ উচ্চ তাপমাত্রা সিলিকেট পলিমারাইজেশনকে উৎসাহিত করে, মনোমেরিক অবস্থা বজায় রাখার জন্য উচ্চ পিএইচ প্রয়োজন।

সোডিয়াম মেটাসিলিকেট পরিষেবার জন্য pH কন্ট্রোল গাইড

নিচের সারণীটি 80 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম মেটাসিলিকেটের গ্রেড 2 টাইটানিয়াম হিটারে একটি প্রতিরক্ষামূলক সিলিকেট ফিল্ম বজায় রাখার জন্য pH নিয়ন্ত্রণের জন্য সুপারিশ প্রদান করে।

পিএইচ নিয়ন্ত্রণের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং

টাইটানিয়াম গ্রেড প্রয়োজনীয় পিএইচকে প্রভাবিত করে। গ্রেড 7 (প্যালাডিয়াম-স্থিতিশীল) pH 10.5–11.0 এ একটি প্রতিরক্ষামূলক সিলিকেট ফিল্ম গঠন করে, গ্রেড 2 থেকে সামান্য কম। গ্রেড 12 গ্রেড 2 এর অনুরূপ আচরণ প্রদান করে। ফিল্মটি সম্পূর্ণরূপে প্রতিরক্ষামূলক না হলে দেয়ালের বেধ একটি জারা ভাতা প্রদান করে। সিলিকেট ঘনত্ব ফিল্ম গঠন প্রভাবিত করে; 5% Na₂SiO₃ এ, প্রয়োজনীয় pH হল 11.5৷ 15% Na₂SiO₃ এ, প্রয়োজনীয় pH হল 10.5। ক্লোরাইডের উপস্থিতি (অমেধ্য থেকে) প্রয়োজনীয় পিএইচ 0.5-1.0 ইউনিট বৃদ্ধি করে। উচ্চ-pH সমাধানের জন্য একটি pH মিটার দিয়ে দ্রবণটি পর্যবেক্ষণ করা উচিত।

একটি অবহিত স্পেসিফিকেশন তৈরি করা

80 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম মেটাসিলিকেটের একটি টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারের জন্য, সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করে pH 11.0-এর উপরে বজায় রাখুন। 10.8 এ একটি অ্যালার্ম সেট এবং 10.5 এ একটি ইন্টারলক সহ একটি pH কন্ট্রোলার ইনস্টল করুন৷ 11-এর নিচে পিএইচ সহ বিদ্যমান সিস্টেমগুলির জন্য, পিএইচ 11.5-এ বাড়াতে NaOH যোগ করুন। যদি পিএইচ বাড়ানো না যায় তবে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম ব্যবহার করুন বা তাপমাত্রা 60 ডিগ্রি কমিয়ে দিন। অপারেশন চলাকালীন, পিটিং জন্য হিটার পৃষ্ঠ পরিদর্শন; যদি পিটিং পরিলক্ষিত হয়, অবিলম্বে পিএইচ বৃদ্ধি করুন। 11-এর উপরে pH নিয়ন্ত্রণ করে, প্রকৌশলী টাইটানিয়ামে একটি প্রতিরক্ষামূলক, অ{13}}ছিদ্রযুক্ত সিলিকেট ফিল্মের গঠন নিশ্চিত করেন।