עבור מוט חום טיטניום המשמש לחימום חוזר של תמיסה של 30% נתרן תיאוציאנט ב-80 מעלות, כיצד האניון תיאוצינאט מעכב באופן תחרותי כלוריד-התפרצויות?

נמצא כי אניוני התיוציאנאט (SCN-) סופגים בחוזקה על פני הטיטניום ב-30% נתרן תיאוציאנט (NaSCN) ב-80 מעלות כדי ליצור מחסום מגן. יוני Cl- מתחרים עם SCN- על אתרי ספיחה על פני השטח. ל-SCN- יש זיקת ספיחה גבוהה יותר מזו של Cl-, ולכן, עוקר כלוריד מפני השטח ומונע פיתולים המושרים על ידי כלוריד. יעילות העיכוב מוגברת על ידי ריכוז ה-SCN- .. Pitting מדוכא לחלוטין כאשר היחס המולרי SCN- / Cl- גבוה מ-2. הציפוי המגן הוא קומפלקס טיטניום-תיוציאנט המונע כניסת כלוריד למשטח המתכת.

מנגנון של ספיחה תחרותית ועיכוב פיות

תיאוציאנט הוא בסיס רך, הנקשר באופן קוולנטי וחזק לאטומי טיטניום על פני השטח. כלוריד הוא בסיס קשה ויוצר חיבורים אלקטרוסטטיים חלשים יותר. בתמיסות מעורבות SCN⁻ סופח וחוסם אתרי פני השטח בצורה מועדפת שיהיו זמינים לכלוריד. שכבת ה-SCN המופקדת משנה גם את מטען פני השטח ודוחה יוני כלוריד. העיכוב מציית לאיזותרם של Langmuir θ  K[SCN  ] 1  K[SCN  ] (1) כאשר θ הוא כיסוי פני השטח ו-K הוא קבוע שיווי משקל הספיחה.

עיכוב בור כמותי כפונקציה של יחס SCN- / Cl-

הדבר הבא נקבע עבור טיטניום דרגה 2 על ידי בדיקה מבוקרת בתמיסות של 1,000 ppm Cl- ב-80 מעלות ובריכוזי SCN- שונים למשך 500 שעות. SCN - /Cl - יחס מולארי 0 (0 ppm SCN - ) צפיפות בור 50-150 בורות/ס"מ 2 עומק בור מקסימלי 200-500 מיקרון צפיפות הבור ביחס של 0.5 ppm SCN{03}(50) היא 10-30 בורות/סמ"ר ועומק הבור הוא 50-100 מיקרומטר. צפיפות הבור היא 2-10 בורות/ס"מ 2 ועומק הבור הוא 10-30 מיקרומטר ביחס של 1.0 (1,000 ppm SCN -) יחס 2.0 (2,000 ppm SCN-) יש צפיפות בור של 0 pit/cm2 ועומק בור של 0µm שלם). ביחס של 5.0 (5000 ppm SCN -), צפיפות הבור היא 0 ועומק הבור הוא 0.

יחס קריטי כפונקציה של טמפרטורה וריכוז כלוריד

ככל שהטמפרטורה עולה, היחס המינימלי של SCN-/Cl- להגנה מלאה גדל. ב-40 מעלות היחס הוא 0.8. ב-60 מעלות היחס הוא 1.2. היחס הוא 2.0 ב-80 מעלות. היחס ב-100 מעלות הוא 3.0. היחס הנדרש גם עולה עם ריכוז הכלוריד. ב-500 ppm Cl⁻ היחס הוא 1.5, ב-1,000 ppm Cl⁻ היחס הוא 2.0 וב-5,000 ppm Cl⁻ היחס הוא 3.0.

Thiocyanate: הסוד למניעת פיתול כלוריד

הטבלה הבאה נותנת הנחיות לגבי ריכוז SCN⁻ כדי להימנע מהתפרצויות-של כלוריד בתנורי טיטניום דרגה 2 הפועלים ב-80 מעלות.

ריכוז כלוריד, ppm מינימום SCN− להגנה מלאה, ppmSCN⁻ (ppm) suggestedSCN-/Cl- יחס מולארי 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 הנדסה מעבר לשליטה בריכוזי תיוציאנאט

דרגת הטיטניום מכתיבה את ריכוז ה-SCN⁻ הדרוש. לדרגה 7 (מיוצב פלדיום) יש צורך נמוך יותר (יחס 1.0-1.5 SCN-/Cl- ב-80 C) בגלל פני השטח האצילי יותר שלו. עובי הדופן מספק קצבת חדירת בור אם העיכוב אינו מוחלט. היציבות של SCN- תלויה ב-pH. ב-pH < 4, SCN- עובר הידרוליזה ל-HCN והולך לאיבוד. SCN⁻ יציב ב-pH > 10. חומרים מחמצנים (למשל Fe³⁺) יכולים לחמצן את SCN⁻ לסולפט, ובכך להפחית את העיכוב.

מפרט מושכל

עבור מוט חום טיטניום ב-30% נתרן תיאוציאנאט ב-80 מעלות עם זיהום כלורי, יש לשמור על היחס המולארי SCN-/Cl- מעל 2.0 כדי למנוע בור. אם תכולת הכלוריד אינה בטוחה, השתמש ב-SCN- ב-5,000 ppm (0.5%) כמעכב כללי. טיטרציה שבועית לבדיקת ריכוז SCN-. אם היחס יורד מתחת ל-2.0, הוסף נתרן תיאוציאנט. עבור תנורי חימום קיימים עם בור, הגדל את ריכוז SCN⁻ עד ל-10,000 עמודים לדקה למשך זמן קצר כדי להפיג מחדש את פני השטח. המהנדס משתמש בתיאוציאנט כאדסורבט תחרותי כדי להגן על מחממי טיטניום מפני חריפות כלוריד.