आक्रामक एचेंट पर्यावरण
फेरिक क्लोराइड वगैरह 35-45% FeCl₃ की सांद्रता के साथ 40-55 डिग्री पर संचालित होता है। मौलिक इलेक्ट्रोकेमिकल कारण से यह समाधान धातुओं के प्रति आक्रामक है: फेरिक आयन उच्च कटौती क्षमता वाला एक शक्तिशाली ऑक्सीडाइज़र है। यह अधिकांश धातुओं से इलेक्ट्रॉनों को आसानी से स्वीकार करता है, उन्हें घोल में ऑक्सीकरण करता है जबकि फेरिक आयन फेरस में बदल जाता है।
यह उच्च रेडॉक्स क्षमता फेरिक क्लोराइड को मुद्रित सर्किट बोर्ड और धातु परिष्करण कार्यों में तांबे, स्टेनलेस स्टील और निकल मिश्र धातुओं के लिए एक उत्कृष्ट नक़्क़ाशी बनाती है। यह धातु हीट एक्सचेंजर सामग्रियों के लिए भी इसे गंभीर रूप से संक्षारक बनाता है। वही इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रिया जो वर्कपीस को खोदती है, हीट एक्सचेंजर सतह पर हमला करती है।
हास्टेलॉय सी-276 को व्यापक रूप से उपलब्ध सबसे अधिक संक्षारण-प्रतिरोधी निकल मिश्र धातुओं में से एक माना जाता है। इसकी उच्च निकल, क्रोमियम और मोलिब्डेनम सामग्री ऑक्सीकरण और एसिड को कम करने के लिए प्रतिरोध प्रदान करती है। हालाँकि, फेरिक क्लोराइड में, हास्टेलॉय सी-276 में भी मापने योग्य संक्षारण सीमाएँ हैं जो हीट एक्सचेंजर सेवा जीवन को प्रभावित करती हैं।
फेरिक क्लोराइड में हेस्टेलॉय सी-276 संक्षारण तंत्र
हेस्टेलॉय सी-276 क्रोमियम और मोलिब्डेनम ऑक्साइड से भरपूर एक निष्क्रिय फिल्म के माध्यम से फेरिक क्लोराइड का प्रतिरोध करता है। उच्च मोलिब्डेनम सामग्री, लगभग 15-17%, विशेष रूप से क्लोराइड वातावरण में गड्ढों और दरारों के क्षरण का विरोध करने के लिए शामिल की गई है। यह मिश्र धातु रणनीति समुद्री जल और तटस्थ क्लोराइड समाधानों में अच्छी तरह से काम करती है।
गर्म अम्लीय फेरिक क्लोराइड एक अलग वातावरण है। उच्च क्लोराइड सांद्रता, फेरिक आयनों के हाइड्रोलिसिस से कम पीएच और मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता का संयोजन निष्क्रिय फिल्म पर लगातार दबाव डालता है। निष्क्रिय फिल्म विघटित होती है और गतिशील रूप से सुधार करती है। सूक्ष्म सतह दोषों, समावेशन और अनाज सीमाओं पर, विघटन दर पुनर्निष्पादन दर से अधिक हो सकती है। एक गड्ढा आरंभ करता है।
एक बार गड्ढा बन जाने पर आंतरिक रसायन अधिक आक्रामक हो जाता है। फेरिक आयन सांद्रित होते हैं। पीएच और भी कम हो जाता है। आसपास की निष्क्रिय सतह कैथोड के रूप में कार्य करती है, जो गड्ढे के अंदर एनोडिक विघटन को तेज करती है। गड्ढा स्वतः उत्प्रेरक रूप से बढ़ता है जबकि सतह का शेष भाग अप्रभावित दिखाई देता है।
तालिका 1: 50 डिग्री पर 40% FeCl₃ में संक्षारण दर की तुलना
| संक्षारण पैरामीटर | हास्टेलॉय सी-276 | पीटीएफई |
|---|---|---|
| समान संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) | 0.05-0.15 | 0 |
| खड्ड का क्षरण | हाँ; अप्रत्याशित शुरुआत | कोई नहीं |
| जमाव के नीचे दरारों का क्षरण | मध्यम जोखिम | कोई नहीं |
| FeCl₃ में क्रिटिकल पिटिंग तापमान | 40-45 डिग्री (एकाग्रता पर निर्भर) | एन/ए (कोई पिटिंग तंत्र नहीं) |
| अपेक्षित सेवा जीवन (1.5 मिमी दीवार) | 2-4 वर्ष (पिटाई-सीमित) | 15+ वर्ष |
| संक्षारण भत्ता आवश्यक है | 1.0-2.0 मिमी | 0मिमी |
| विफलता पूर्वानुमेयता | कम (अचानक पिनहोल लीक) | एन/ए (कोई संक्षारण विफलता नहीं) |
| वगैरह का धातु आयन संदूषण | Ni, Cr, Mo आयन लगातार निक्षालित होते रहते हैं | कोई नहीं |
पीटीएफई: पूर्ण प्रतिरक्षा
फेरिक क्लोराइड में PTFE की संक्षारण दर शून्य है। यह कम मापी गई दरों से कोई एक्सट्रपलेशन नहीं है। यह एक थर्मोडायनामिक वास्तविकता है। PTFE में कार्बन -फ्लोरीन बांड में बांड पृथक्करण ऊर्जा 480 kJ/mol से अधिक होती है। फेरिक क्लोराइड की कमी क्षमता लगभग 0.77 V है। फेरिक आयन कटौती से उपलब्ध ऊर्जा कार्बन {{8}फ्लोरीन बांड को तोड़ने के लिए अपर्याप्त है।
फेरिक आयन की ऑक्सीकरण शक्ति, जो इसे धातुओं के प्रति इतना आक्रामक बनाती है, पीटीएफई के लिए रासायनिक रूप से अप्रासंगिक है। फ़्लोरोपॉलीमर पहले से ही रासायनिक अर्थों में पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो चुका है {{1}कार्बन परमाणु सबसे अधिक विद्युतीय तत्व से जुड़े हुए हैं। पहुँचने के लिए कोई उच्च ऑक्सीकरण अवस्था नहीं है।
पिटिंग और दरार संक्षारण तंत्र पीटीएफई पर लागू नहीं होते हैं क्योंकि सामग्री में कोई निष्क्रिय फिल्म नहीं होती है, कोई अनाज सीमा नहीं होती है, और कोई माइक्रोस्ट्रक्चरल दोष नहीं होता है जो दीक्षा स्थलों के रूप में कार्य करता है। सतह पर एक खरोंच संक्षारण स्थल नहीं बनती है-यह बस एक खरोंच बनी रहती है, जो रासायनिक रूप से आसपास की सतह के समान होती है।
एचैंट स्नान संचालन के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
पीसीबी और धातु परिष्करण कार्यों के लिए संक्षारण दर अंतर के तीन व्यावहारिक परिणाम हैं।
सबसे पहले, हेस्टेलॉय सी-276 हीट एक्सचेंजर्स को रूढ़िवादी सेवा जीवन अनुमान के आधार पर निर्धारित प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। ऑपरेटरों को उन उपकरणों को बदलने की लागत के मुकाबले समय से पहले खराब होने के जोखिम को संतुलित करना चाहिए जिनकी सेवा अवधि अभी भी शेष हो सकती है। पीटीएफई से यह जोखिम प्रबंधन समाप्त हो जाता है।
दूसरा, हेस्टेलॉय संक्षारण निकल, क्रोमियम और मोलिब्डेनम आयनों को वगैरह में छोड़ता है। ये धातु आयन स्नान में जमा हो जाते हैं और ईच दर एकरूपता को प्रभावित कर सकते हैं। स्नान के लिए अधिक बार विश्लेषण की आवश्यकता होती है और जादू की थकावट के बजाय धातु संदूषण के कारण समय से पहले प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है। पीटीएफई कोई धातु आयन नहीं छोड़ता।
तीसरा, हेस्टेलॉय का अप्रत्याशित पिटिंग विफलता मोड न्यूनतम चेतावनी के साथ अचानक स्नान संदूषण या भाप रिसाव का कारण बन सकता है। पीटीएफई ट्यूब पूर्वानुमेय यांत्रिक तंत्रों के माध्यम से ख़राब हो जाते हैं {{1}रेंगना, थकान-जिन्हें अचानक प्रकट होने के बजाय निर्धारित निरीक्षण के माध्यम से ट्रैक किया जा सकता है।
सारांश
हॉट फेरिक क्लोराइड आदि में पीटीएफई और हेस्टेलॉय सी -276 के बीच संक्षारण दर का अंतर प्रभावी रूप से निरपेक्ष है: पीटीएफई शून्य संक्षारण का अनुभव करता है जबकि हेस्टेलॉय अप्रत्याशित गड्ढे की संवेदनशीलता के साथ 0.05-0.15 मिमी/वर्ष पर संक्षारण करता है। इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण तंत्र जो फेरिक क्लोराइड को एक प्रभावी आदि बनाता है, रासायनिक रूप से कार्बन-फ्लोरीन बांड पर हमला करने में असमर्थ है।
इस सेवा में हेस्टेलॉय हीट एक्सचेंजर्स को संक्षारण भत्ता, निर्धारित प्रतिस्थापन और पिटिंग जोखिम की स्वीकृति की आवश्यकता होती है। पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स को इनमें से किसी भी उपाय की आवश्यकता नहीं है। पीटीएफई का सेवा जीवन यांत्रिक कारकों द्वारा सीमित है, रासायनिक गिरावट से नहीं।
विशिष्ट आदि अनुप्रयोगों में पीटीएफई बनाम हेस्टेलॉय सी-276 हीट एक्सचेंजर चयन के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण FeCl₃ एकाग्रता, ऑपरेटिंग तापमान, स्नान की मात्रा, गर्मी शुल्क आवश्यकताओं और वर्तमान उपकरण सेवा इतिहास प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
