Berapa Konsentrasi Ion Tembaga Maksimum yang Diijinkan (ppm) dalam Larutan Asam Sulfamat 10% pada suhu 80 derajat Sebelum Tabung Pemanas Titanium Kelas 2 Mulai Melapisi Tembaga dan Mengalami Korosi Galvanik?

Ion tembaga (Cu 2+ ) dapat dilapisi pada permukaan titanium sebagai logam tembaga dalam 10% asam sulfamat (H 2 NSO 3 H) pada suhu 80 derajat sesuai dengan reaksi Cu 2+ + 2e - → Cu 0 . Kehadiran lapisan tembaga menghasilkan pasangan galvanik dengan titanium, yang meningkatkan pelarutan anodik logam substrat. Untuk menghindari pelapisan, kandungan tembaga harus kurang dari 50 ppm. Di atas 50 ppm, pelat tembaga cepat lepas dan terjadi korosi galvanik yang serius. Ambang batasnya ditentukan oleh potensi reduksi kelebihan potensi evolusi tembaga dan hidrogen pada titanium.

Bagaimana cara kerja pelapisan tembaga dan korosi galvanik pada titanium

Dalam asam sulfamat, titanium bersifat pasif dengan potensi korosi sekitar -0,1 hingga +0.1 V dibandingkan Ag/AgCl. Ion tembaga mempunyai potensi reduksi sebesar +0.34 V . Ketika konsentrasi tembaga lebih tinggi dari konsentrasi kritis, potensi berlebih konsentrasi lokal diatasi dan tembaga diendapkan pada permukaan titanium. Tembaga yang dilapisi adalah katoda dan titanium terbuka bertindak sebagai anoda. Kerapatan arus galvanik dapat mencapai 10–100 µA/cm2, menghasilkan pelarutan titanium yang cepat dengan laju 0,2–2,0 mm per tahun.

Pelapisan Tembaga dan Korosi Galvanik Secara Kuantitatif terhadap Konsentrasi Cu²⁺

Grade 2 titanium has been proven in controlled testing in 10% sulfamic at 80°C for 500 hours as follows: At 0 ppm Cu 2+ no copper plating was observed. The galvanic current is 0 µA/cm 2 and the titanium corrosion rate is 0.01-0.03 mm year-1 . Trace plating is possible at 10 ppm, galvanic current is 0 to 1 µA/cm2, and corrosion rate is 0.02 to 0.05 mm per year. Light plating is noticed at 25 ppm, galvanic current 1-5 µA/cm2 and corrosion rate 0.03-0.08 mm/year. At 50 ppm, the moderate level of plating, the galvanic current is 5–15 µA/cm² and the corrosion rate is 0.08–0.20 mm per year, the critical threshold. At 100 ppm, substantial plating is observed, the galvanic current is 15–40 µA/cm2 and the corrosion rate is 0.20–0.50 mm per year. The galvanic current is 40-100 µA/cm 2 and the corrosion rate is 0.50-1.50 mm per year. The surface is completely plated at 250 ppm. At 500 ppm, the surface is 100% copper plated and galvanic current is >100µA/cm2. Laju korosinya 1,50-3,00 mm/tahun.

Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfamat dan Suhu Terhadap Toleransi Tembaga

Konsentrasi tembaga maksimum yang diijinkan turun seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam dan suhu. Dalam asam sulfamat 5% pada suhu 80 derajat kadar kritis Cu 2+ adalah 100 ppm. Pada 10% dan 80 derajat tingkat kritisnya adalah 50 ppm. Tingkat kritisnya adalah 30 ppm pada suhu 80 derajat dan 15%. Ambang batas kritis pada 20% dan 80 derajat adalah 20 ppm. Tingkat kritis 100 ppm pada 10% dan 60 derajat. Tingkat kritis 50 ppm pada 10% dan 80 derajat . 25 ppm adalah ambang batas kritis pada 100 derajat dan 10% Konsentrasi asam dan suhu yang lebih tinggi meningkatkan laju evolusi hidrogen dan mempengaruhi termodinamika pelapisan.

Panduan Kontaminasi Tembaga pada Pemanas Asam Sulfamat

Tabel di bawah ini merekomendasikan konsentrasi maksimum ion tembaga yang diizinkan dan teknik mitigasi untuk pemanas titanium Kelas 2 dalam asam sulfamat 10% pada suhu 80 derajat.

Cu2+ Konsentrasi Terukur (ppm) Pelapisan Tembaga Kepadatan Arus Galvanik (µA/cm2) Laju Korosi Titanium (mm/tahun) Tindakan yang Direkomendasikan<25 None 0-5 <0.08None 25–50 Light 5–15 0.05–0.12Monitor weekly 50-75 Moderate 15-30 0.12-0.25Add chelating agent .
75-100 Heavy 30-60 0.25-0.50 Replacement of solution >100 Severe >60 >0,50 Penggantian segera
Rekayasa Melampaui Kendali Konsentrasi Tembaga

Tingkat titanium mempengaruhi korosi galvanik setelah pelapisan tembaga. Grade 7 (paladium stabil) menunjukkan tingkat korosi galvanik 2-3 kali lebih rendah dibandingkan Grade 2 dengan deposit tembaga yang sama. Ketebalan dinding memberikan toleransi korosi, dinding 2,0 mm dengan korosi yang diinduksi tembaga sebesar 0,2 mm per tahun dapat bertahan selama 10 tahun. Bahan pengompleks misalnya EDTA hingga 200 ppm digabungkan dengan ion tembaga untuk mencegah pelapisan. Resin penukar ion dapat mengekstraksi tembaga dari larutan asam sulfamat. Pelapisan dihambat dengan adsorpsi pada permukaan titanium dengan menambahkan inhibitor spesifik tembaga seperti benzotriazol (10 ppm).

Spesifikasi yang Diinformasikan

For a Grade 2 titanium heater in 10% sulfamic acid at 80°C keep the copper ion concentration below 25 ppm to be below the plating threshold of 50 ppm for safety. Check copper levels weekly with atomic absorption spectroscopy or colorimetric test strips. If the concentration is >50 ppm mempersulit tembaga dengan menambahkan 200 ppm EDTA atau mengubah larutan. Pemanas yang ada dengan endapan tembaga dapat dibersihkan dengan asam nitrat 20% pada suhu 50 derajat selama 30 menit untuk melarutkan tembaga tanpa merusak titanium. Dalam layanan asam sulfamat, insinyur mengontrol konsentrasi tembaga di bawah ambang batas kritis untuk menghindari pelapisan tembaga dan korosi galvanik.