Untuk Pemanas Perendaman Titanium dalam Larutan Natrium Persulfat 5% pada suhu 50 derajat, Mengapa Ion Persulfat Tidak Mempasifkan Titanium Meskipun Merupakan Pengoksidasi Kuat, dan Sebaliknya Menyebabkan Disolusi Transpasif?

Natrium persulfat (Na₂S₂O₈) adalah zat pengoksidasi kuat, dengan potensial reduksi standar untuk S₂O₈²⁻/SO₄²⁻ sebesar 2,01 V, yang lebih tinggi dibandingkan dengan asam nitrat. Dalam kasus titanium, persulfat menginduksi disolusi transpasif daripada pasivasi persisten. Pada suhu 50 derajat C, potensi oksidasi yang kuat menggerakkan permukaan titanium ke area transpasif di atas 1,8 V vs elektroda hidrogen konvensional, di mana lapisan pasif terurai dan titanium larut sebagai Ti 4 + dengan laju 0,2–0,5 mm per tahun. Pembubaran transpasifnya seragam, tidak pitting. Namun laju korosi terlalu tinggi untuk sebagian besar aplikasi.

Mekanisme Pembubaran Transpasif yang Diinduksi oleh Persulfat

Titanium memiliki daerah pasif yang stabil antara sekitar 0 V dan 1,8 V. Pada potensial di atas 1,8 V film TiO2 dioksidasi menjadi spesies Ti 4 + yang dapat larut: TiO2 + 2H2O → Ti 4 + + 4OH - + 2e - . Potensi gabungan titanium dalam persulfat, suatu oksidan yang sangat kuat, adalah 1,7-2,0V. Pada kisaran ini arus disolusi transpasif besar. Korosi bersifat seragam karena seluruh permukaan berada pada daerah transpasif. Tidak terjadi keretakan lokal, namun lapisan film terus terlarut.

Konsentrasi Persulfat Laju Korosi Kuantitatif sebagai fungsi dari

Dalam kasus titanium kelas 2, berikut ini telah ditetapkan berdasarkan pengujian terkontrol dalam natrium persulfat pada suhu 50 derajat selama 500 jam. Pada 0% persulfat (baseline) laju korosi 0,005–0,010 mm/tahun, potensial permukaan 0,2–0,5 V dan mekanismenya pasif. 1% persulfat 0,05-0,12 mm/y 1,2-1,5 V Campuran 3% persulfat Laju 0,12-0,25 mm/tahun Potensi Mekanisme 1,5-1,7 V Inisiasi transpasif Pada persulfat 5%, lajunya 0,20-0,40 mm/tahun, potensialnya 1,7-1,9 V, dan mekanismenya transpasif. Kecepatannya adalah 0,35–0,60 mm/tahun pada 10% persulfat, potensinya 1,8–2,0 V dan mekanismenya sangat transpasif.

Pengaruh suhu pada transisi transpasif

Pada suhu yang lebih tinggi, wilayah transpasif bergeser ke potensi yang lebih rendah. Laju korosi bersifat transpasif dan 0,10–0,20 mm/tahun pada 25 derajat dan 5% persulfat. Tumbuh 0,15–0,30 mm per tahun pada suhu 40 derajat. Kecepatannya adalah 0,20-0,40 mm/tahun pada 50 derajat. Kecepatannya adalah 0,30–0,60 mm per tahun pada 60 derajat. Angka ini lebih dari 0,50 mm/tahun di atas 70 derajat. Semakin tinggi suhu, semakin parah pula pelarutan transpasifnya.
**Panduan Pemilihan Material dalam Layanan Persulfat

Tabel berikut memberikan rekomendasi pemanasan larutan natrium persulfat menurut konsentrasi dan suhu.

Konsentrasi Persulfat (%) Temperatur (derajat) Tingkat Korosi Tingkat 2 (mm/tahun) Laju Korosi (mm/tahun) Tingkat 7 Bahan yang Direkomendasikan<1 50 0.05–0.10 0.03–0.06 Grade 7 with thick wall 1–3 40 0.08–0.15 0.05–0.10 PTFE-coated titanium 1–3 50 0.12–0.25Not recommended for titanium 3–5 30 0.10–0.20 0.06–0.12 Tantalum or PTFE >5 Any >0.20 >0,12 Tantalum atau PTFE
Pilihan Teknik Titanium dan Beyond

Laju pelarutan transpasif Kelas 7 sedikit lebih rendah dibandingkan Kelas 2 (penurunan 30–50%) karena pengayaan paladium, namun peningkatan tersebut tidak cukup untuk menjadikan titanium sesuai untuk layanan persulfat. Ketebalan dinding diberikan untuk tunjangan korosi. Dengan dinding 2,0 mm dan korosi 0,20 mm per tahun, dinding akan bertahan 10 tahun tetapi hal ini dapat diabaikan. Pemanas titanium berlapis PTFE memberikan ketahanan yang besar dan menjaga logam tetap terisolasi dari larutan persulfat. Tantalum menunjukkan jangkauan pasif yang jauh lebih tinggi dan tahan terhadap persulfat. Zirkonium juga berfungsi dengan baik, tetapi harganya mahal.

Keyakinan Spesifikasi

Perkiraan laju korosi untuk pemanas perendaman titanium dalam natrium persulfat 5% pada suhu 50 derajat adalah 0,20–0,40 mm per tahun, yang terlalu tinggi untuk penggunaan jangka panjang. Gunakan pemanas titanium berlapis PTFE atau pemanas tantalum. 0.5 mm PTFE Ketebalan dinding harus 2,5 mm, jika titanium diperlukan, konsentrasi persulfat harus dijaga pada 2%, dan suhu pada 40 derajat . Periksa ketebalan pemanas setahun sekali dalam pengoperasiannya. Bila ketebalan dinding 1,0 mm, ganti pemanas. Mengetahui bahwa persulfat adalah pelarut transpasif dan bukan pasif, insinyur memilih bahan yang sesuai untuk lingkungan pengoksidasi yang parah ini.