V prípade titánovej tepelnej tyče, ktorá sa používa na zahrievanie 30 % roztoku tiokyanatanu sodného na 80 stupňov, ako tiokyanátový anión konkurencieschopne inhibuje chloridom-indukovanú jamku?

Zistilo sa, že tiokyanátové anióny (SCN{0}}) sa silne adsorbujú na povrchu titánu v 30% tiokyanáte sodnom (NaSCN) pri 80 stupňoch, aby vytvorili ochrannú bariéru. Cl- ióny súťažia s SCN- o adsorpčné miesta na povrchu. SCN- má vyššiu adsorpčnú afinitu ako Cl-, a preto vytláča chloridy z povrchu a zabraňuje chloridom-indukovaným jamkám. Účinnosť inhibície sa zvyšuje koncentráciou SCN- . Pitting je úplne potlačený, keď je molárny pomer SCN-/Cl- vyšší ako 2. Ochranný povlak je titánium-tiokyanátový komplex, ktorý zabraňuje vstupu chloridu na povrch kovu.

Mechanizmus kompetitívnej adsorpcie a inhibície pittingu

Tiokyanát je mäkká báza, ktorá sa kovalentne a silne viaže na povrchové atómy titánu. Chlorid je tvrdý základ a tvorí slabšie elektrostatické spojenia. V zmiešaných roztokoch SCN⁻ prednostne adsorbuje a blokuje povrchové miesta, ktoré by boli dostupné pre chlorid. Nanesená vrstva SCN tiež modifikuje povrchový náboj a odpudzuje chloridové ióny. Inhibícia sa riadi Langmuirovou izotermou θ  K[SCN  ] 1  K[SCN  ] (1), kde θ je povrchové pokrytie a K je adsorpčná rovnovážna konštanta.

Kvantitatívna inhibícia pittingu ako funkcia pomeru SCN-/Cl-

Nasledujúce bolo stanovené pre titán 2. stupňa kontrolovaným testovaním v roztokoch 1 000 ppm Cl- pri 80 stupňoch a rôznych koncentráciách SCN- počas 500 hodín. SCN - /Cl - molárny pomer 0 (0 ppm SCN - ) Hustota jamiek 50-150 jamiek/cm 2 Maximálna hĺbka jamiek 200-500 mikrónov Hustota jamiek pri pomere 0,5 (500 ppm}30014){3} je{3} jamky/cm2 a hĺbka jamiek je 50-100 µm. Hustota jamiek je 2-10 jamiek/cm2 a hĺbka jamiek je 10-30 µm pri pomere 1,0 (1 000 ppm SCN -) 2,0 (2 000 ppm SCN-) má hustotu jamiek 0 jamiek/cm2 a hĺbku jamiek 0 µm (úplná ochrana). Pri pomere 5,0 (5000 ppm SCN -) je hustota jamiek 0 a hĺbka jamiek je 0.

Kritický pomer ako funkcia teploty a koncentrácie chloridov

So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje minimálny pomer SCN-/Cl- pre úplnú ochranu. Pri 40 stupňoch je pomer 0,8. Pri 60 stupňoch je pomer 1,2. Pomer je 2,0 pri 80 stupňoch. Pomer pri 100 stupňoch je 3,0. Požadovaný pomer sa tiež zvyšuje s koncentráciou chloridu. Pri 500 ppm Cl- je pomer 1,5, pri 1000 ppm Cl- je pomer 2,0 a pri 5000 ppm Cl- je pomer 3,0.

Tiokyanát: Tajomstvo prevencie chloridovej jamky

Nasledujúca tabuľka poskytuje návod na koncentráciu SCN⁻, aby sa zabránilo chloridom-indukovaným jamkám na titánových ohrievačoch 2. stupňa pracujúcich pri 80 stupňoch .

Koncentrácia chloridu, ppm Minimálny SCN– pre úplnú ochranu, ppmSCN⁻ (ppm) odporúčaný molárny pomer SCN-/Cl- 100 200 300 2.0 250 500 750 2.0 500 1,000 1,500 2.0 1,000 2,000 3,000 2.0 2,000 4,000 6,000 2.0 5,000 10,000 15,000 2.0 Technika mimo kontroly koncentrácie tiokyanátu

Stupeň titánu určuje potrebnú koncentráciu SCN⁻. Stupeň 7 (stabilizované paládiom) má nižšiu potrebu (pomer 1,0-1,5 SCN-/Cl- pri 80 C) vďaka svojmu ušľachtilejšiemu povrchu. Hrúbka steny poskytuje povolený prienik do jamy, ak inhibícia nie je úplná. Stabilita SCN- závisí od pH. Pri pH < 4 sa SCN- hydrolyzuje na HCN a stráca sa. SCN⁻ je stabilný pri pH > 10. Oxidačné látky (napr. Fe3⁺) môžu oxidovať SCN⁻ na sulfát, čím sa znižuje inhibícia.

Informovaná špecifikácia

V prípade titánovej vyhrievacej tyče v 30 % tiokyanáte sodnom pri 80 stupňoch s kontamináciou chloridmi by sa molárny pomer SCN-/Cl- mal udržiavať nad 2,0, aby sa predišlo jamkovej jamke. Ak je obsah chloridov neistý, použite SCN- v koncentrácii 5 000 ppm (0,5 %) ako všeobecný inhibítor. Týždenná titrácia na kontrolu koncentrácie SCN{11}}. Ak pomer klesne pod 2,0, pridajte tiokyanát sodný. V prípade existujúcich ohrievačov s jamkami zvýšte krátkodobo koncentráciu SCN⁻ až na 10 000 ppm, aby sa repasivoval povrch. Technik používa tiokyanát ako konkurenčný adsorbát na ochranu titánových ohrievačov proti chloridovej jamke.