Hvordan ændrer carbonation-ionen (CO₃²⁻) passiveringslaget fra TiO₂ til titaniumkarbonat (TiCO₃) i et titanium-elektrisk varmelegeme til en 20 % ammoniumkarbonatopløsning ved 70 grader og reducerer korrosionshastigheden til 0,005 mm/år?

I 20% ammoniumcarbonat ved 70 grader kombineres carbonation (CO3^2-) med titaniumoverfladen for at danne et titaniumcarbonat (TiCO3) lag i stedet for det typiske TiO2. I alkaliske carbonatopløsninger er dette carbonatlag meget stabilt og beskyttende. Korrosionshastigheden af ​​Grade 2 titanium er 0,003-0,008 mm/år, hvilket er lavere end i mange neutrale eller sure forhold. Laget dannes ved reaktionen TiO2 + CO32- → TiCO3 + O2-.

Mekanisme for karbonatpassivering

Carbonationer adsorberes på titaniumoverfladen og fortrænger ilt i den passive film. Det dannede TiCO3-lag er tæt, ikke-porøst og uopløseligt i carbonatopløsninger. Lagtykkelsen er 2-5 nm. Den beskyttende egenskab bevares omkring pH 8-11.

Kvantitativ korrosionshastighed versus carbonatkoncentration

(NH₄)₂CO₃ Koncentration (%) Temperatur (grad) Korrosionshastighed (mm/år) Overfladelag 5 70 0.005-0.010 TiO 2 + TiCO 3 10 70 0.004-0.008 TiCO 3 20 70 0.003-0.006 TiCO 3 30 70 0.002-0.005 TiCO 3 Effekt af pH på stabiliteten af ​​carbonatlaget

pH Korrosionshastighed (mm/år) Lagstabilitet<7 0.01-0.03 Unstable (TiCO₃ dissolved)
7-8 0.008-0.015 Moderat
8-11 0.003-0.008 Stable >11 0.005-0.010 Stabil (men Ti danner titanater)
Udarbejdelse af en informeret specifikation

For en titaniumvarmer i ammoniumkarbonat ved 70 grader skal du holde pH 8-11 for den bedste passivering af karbonat. Korrosionshastigheden er meget lav. Ingeniøren kender til karbonatpassivering og bruger titanium til langsigtet service.