অ্যাকোয়া রেজিয়া-ঘনিষ্ঠ নাইট্রিক এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ-কয়েকটি ঘরের-তাপমাত্রার তরলগুলির মধ্যে একটি যা দ্রুত টাইটানিয়ামকে আক্রমণ করে৷ অক্সিডাইজিং নাইট্রেট এবং জটিল ক্লোরাইড আয়নগুলির সংমিশ্রণ মিনিটের মধ্যে নিষ্ক্রিয় ফিল্মটিকে ধ্বংস করে। যাইহোক, কিছু শিল্প প্রক্রিয়া কম অ্যাসিড ঘনত্ব সহ সিমুল্যান্ট মিশ্রণ ব্যবহার করে তবে এখনও দৃঢ়ভাবে অক্সিডাইজিং অবস্থা বজায় রাখে। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, নোবেল ধাতব আবরণ সহ টাইটানিয়াম টিউবগুলি-বিশেষত রুথেনিয়াম-ইরিডিয়াম (Ru-Ir) ইলেক্ট্রোডিপোজিটেড স্তরগুলি-সীমিত পরিষেবা জীবন প্রদান করতে পারে৷ আবরণ বেধ সরাসরি নির্ধারণ করে কতক্ষণ টাইটানিয়াম সাবস্ট্রেট সুরক্ষিত থাকে। রু-আইআর আবরণগুলি অনুঘটক পৃষ্ঠ হিসাবে কাজ করে যা অক্সিডাইজিং প্রজাতির হ্রাসকে প্রচার করে, একটি নিষ্ক্রিয় অবস্থায় অন্তর্নিহিত টাইটানিয়াম বজায় রাখে। যখন আবরণ খুব পাতলা হয়, তখন স্থানীয় ত্রুটিগুলি টাইটানিয়ামকে সরাসরি অ্যাসিড আক্রমণে উন্মুক্ত করে। সর্বোত্তমভাবে পুরু হলে, আবরণ একটি বাধা এবং অনুঘটক সুরক্ষা প্রদান করে। আবরণ বেধ এবং ব্যর্থতার সময়ের মধ্যে সম্পর্ক বোঝা ইঞ্জিনিয়ারদের প্রয়োজনীয় পরিষেবার ব্যবধানের জন্য ন্যূনতম কার্যকর আবরণ নির্বাচন করতে দেয়।

অক্সিডাইজিং অ্যাসিড মিশ্রণে রু-আইআর আবরণ সুরক্ষার প্রক্রিয়া

রুথেনিয়াম এবং ইরিডিয়াম হাইড্রোজেন বিবর্তনের জন্য উচ্চ অত্যধিক সম্ভাবনা এবং অক্সিজেন এবং নাইট্রেট হ্রাসের জন্য চমৎকার অনুঘটক কার্যকলাপ সহ মহৎ ধাতু। অ্যাকোয়া রেজিয়া সিমুল্যান্টে (যেমন, 50 ডিগ্রিতে 10% HNO₃ + 5% HCl), Ru-Ir আবরণ ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়ার প্রাথমিক সাইট হয়ে ওঠে। লেপটি অন্তর্নিহিত টাইটানিয়ামকে নিষ্ক্রিয় রাখতে যথেষ্ট ইতিবাচক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্যতা বজায় রাখে, এমনকি ছোটখাটো ত্রুটি থাকলেও। উপরন্তু, রুথেনিয়াম একটি স্থিতিশীল অক্সাইড (RuO₂) গঠন করে যা পরিবাহী এবং অনুঘটকভাবে সক্রিয়, যখন ইরিডিয়াম আবরণের কঠোরতা এবং আনুগত্য বাড়ায়। আবরণ তিনটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে টাইটানিয়ামকে রক্ষা করে: অ্যাসিড থেকে টাইটানিয়ামকে আলাদা করার শারীরিক বাধা, গ্যালভানিক সুরক্ষা যেখানে মহৎ আবরণ ক্যাথোড হিসাবে কাজ করে এবং আবরণ পৃষ্ঠে অক্সিডাইজিং প্রজাতির অনুঘটক পচন।

আবরণ পুরুত্ব এবং ব্যর্থতার সময়ের মধ্যে পরিমাণগত সম্পর্ক

অ্যাকোয়া রেজিয়া সিমুল্যান্টে নিয়ন্ত্রিত নিমজ্জন পরীক্ষা (8% HNO₃ + 4% HCl, 50 ডিগ্রি) Ru-Ir আবরণ সহ গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউবগুলির জন্য নিম্নলিখিত ব্যর্থতার সময়গুলি স্থাপন করেছে (70% Ru, 30% Ir ওজন অনুসারে):

আনকোটেড টাইটানিয়াম (বেসলাইন): 2-4 ঘন্টার মধ্যে ব্যর্থতা। দ্রুত ইউনিফর্ম জারা এবং পিটিং. টাইটানিয়াম 3-5 মিমি প্রতি ঘন্টায় দ্রবীভূত হয়।

Ru-Ir আবরণের পুরুত্ব 0.2 µm: ব্যর্থতার সময় 50-100 ঘন্টা। আবরণে পিনহোল এবং মাইক্রোস্কোপিক ত্রুটি রয়েছে। অ্যাসিড ত্রুটিগুলি এবং আন্ডারকাট আবরণ ভেদ করে। টাইটানিয়াম নোবেল আবরণের নীচে দ্রবীভূত হয়, যার ফলে ফোসকা এবং স্প্যালেশন হয়।

Ru-Ir আবরণের পুরুত্ব 0.5 µm: ব্যর্থতার সময় 500-800 ঘন্টা। আবরণ ক্রমাগত কিন্তু পাতলা। 300-400 ঘন্টা পরে লেপ শস্যের সীমানায় স্থানীয় আক্রমণ শুরু হয়। টাইটানিয়াম প্রাচীরের মাধ্যমে প্রগতিশীল পিটিং দ্বারা ব্যর্থতা ঘটে।

Ru-ইর লেপের বেধ 1.0 µm: ব্যর্থতার সময় 2,500-3,500 ঘন্টা (3-5 মাস)। আবরণ ভাল আনুগত্য এবং অনুঘটক কার্যকলাপ প্রদর্শন করে। রুথেনিয়ামের অভিন্ন ব্যবহার প্রতি মাসে 0.2-0.3 µm হয়। লেপ পাতলা করার সময় ব্যর্থতা<0.3 µm locally.

Ru-Ir আবরণের পুরুত্ব 2.0 µm: ব্যর্থতার সময় 8,000-12,000 ঘন্টা (11-16 মাস)। আবরণ শক্তিশালী সুরক্ষা প্রদান করে। রুথেনিয়াম ব্যবহারের হার স্থিতিশীল অক্সাইড আকারে প্রতি মাসে 0.1-0.15 µm এ কমে যায়। 1-বছরের পরিষেবা বিরতির জন্য গ্রহণযোগ্য।

Ru-ইর আবরণের পুরুত্ব 5.0 µm: ব্যর্থতার সময় 25,000 ঘণ্টার বেশি (প্রায় 3 বছর)। আবরণ সীমাবদ্ধ ফ্যাক্টর হয়ে ওঠে। রাসায়নিক ব্যর্থতা ঘটার আগে ডিফারেনশিয়াল প্রসারণের কারণে তাপীয় সাইক্লিং স্প্যালেশন হতে পারে।

অক্সিডাইজিং অ্যাসিড পরিষেবার জন্য আবরণ বেধ নির্বাচন নির্দেশিকা

নিম্নলিখিত সারণীটি অ্যাসিড সিমুল্যান্ট রচনা, তাপমাত্রা এবং প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবনের উপর ভিত্তি করে রু-আইআর আবরণের বেধ নির্বাচন করার জন্য একটি সিদ্ধান্ত কাঠামো প্রদান করে:

প্রকৌশল বিয়ন্ড লেপ বেধ একা

আবরণ গুণমান বেধ হিসাবে গুরুত্বপূর্ণ. ইরিডিয়ামের উচ্চতর রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তার কারণে ডাবল-স্তরের আবরণ (অভ্যন্তরীণ রুথেনিয়াম, বাইরের ইরিডিয়াম) একক-স্তর মিশ্রিত আবরণকে 30-50% ছাড়িয়ে যায়। ইলেক্ট্রোডিপোজিটেড লেপগুলির ছিদ্রযুক্ত বা একই পুরুত্বের বাষ্পীভূত আবরণগুলির তুলনায় কম ছিদ্র থাকে। একটি পোস্ট-ডিপোজিশন হিট ট্রিটমেন্ট (আর্গনে 1 ঘন্টার জন্য 400 ডিগ্রী) লেপটিকে টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের মধ্যে ছড়িয়ে দেয়, একটি গ্রেডেড ইন্টারফেস তৈরি করে যা 5-10 ফ্যাক্টর দ্বারা আনুগত্য উন্নত করে। অন্তর্নিহিত টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের প্রস্তুতি গুরুত্বপূর্ণ: Ra থেকে ইলেক্ট্রোপলিশিং<0.2 µm before coating reduces defect density by 80% compared to as-drawn surfaces. The tube wall thickness beneath the coating provides a safety factor once coating failure occurs. A 2.0 mm titanium wall with a failed coating may still survive 100–200 hours of direct acid attack, while a 0.8 mm wall fails within 24 hours.

একটি অবহিত স্পেসিফিকেশন তৈরি করা

দৃঢ়ভাবে অক্সিডাইজ করা অ্যাসিড মিশ্রণের জন্য একটি Ru-আইআর প্রলিপ্ত টাইটানিয়াম হিটার নির্দিষ্ট করার সময়, প্রয়োজনীয় পরিষেবা জীবনকে কয়েক ঘণ্টায় সংজ্ঞায়িত করুন, মাস নয়, কারণ ব্যর্থতার সময় লেপের বেধের সাথে রৈখিকভাবে পরিমাপ করে। সরবরাহকারীর কাছ থেকে টিউবের পাঁচটি পয়েন্টে X-রে ফ্লুরোসেন্স (XRF) ব্যবহার করে একটি আবরণ বেধ পরিমাপের অনুরোধ করুন, যার সর্বনিম্ন গ্রহণযোগ্য বেধ 1.5 µm এবং সর্বাধিক ±20% এর বৈচিত্র। একটি দ্বিগুণ-স্তর আবরণ নির্দিষ্ট করুন: 1.0 µm রুথেনিয়াম তারপর 1.0 µm ইরিডিয়াম, মোট 2.0 µm এর জন্য, 2.0 µm মিশ্র আবরণের পরিবর্তে। 4B বা আরও ভালো শ্রেণীবিন্যাস সহ পোস্ট-ডিপোজিশন হিট ট্রিটমেন্ট এবং আনুগত্য পরীক্ষা (এএসটিএম D3359 প্রতি টেপ পরীক্ষা) প্রয়োজন। জটিল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যেখানে হিটারের ব্যর্থতা উৎপাদন বন্ধের কারণ হবে, একটি 5.0 µm আবরণ নির্দিষ্ট করুন এবং একটি ব্যাকআপ হিটার ইনস্টল করুন। অপারেশন চলাকালীন, একটি প্ল্যাটিনাম রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড বনাম প্রলিপ্ত টিউবের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্যতা নিরীক্ষণ করুন; প্রাথমিক মানের নিচে 100 mV-এর বেশি একটি সম্ভাব্য ড্রপ আবরণের অবক্ষয় নির্দেশ করে যা পরিদর্শন প্রয়োজন। পরিমাণগত ব্যর্থতার সময় ডেটার উপর ভিত্তি করে উপযুক্ত রুথেনিয়াম-ইরিডিয়াম আবরণ বেধ নির্বাচন করে, ইঞ্জিনিয়ার অন্যথায় বেমানান অক্সিডাইজিং অ্যাসিড মিশ্রণে টাইটানিয়াম হিটারের সীমিত কিন্তু অনুমানযোগ্য পরিষেবা সক্ষম করে।