When A Titanium Immersion Heater Is Installed In A 10% Sodium Metasilicate Solution At 80°C, Why Does The Silicate Ion Form A Protective, Non-Porous Film Only At PH >11 und was passiert bei PH 9?
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In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11 bildet das Silikat einen kontinuierlichen, nicht-porösen Schutzfilm (Dicke 0,5–2 µm). Bei einem pH-Wert von 9 ist der Film porös, rissig und nicht -schützend, so dass Chlorid oder andere aggressive Stoffe eindringen und Lochfraß verursachen können.
Quantitative Filmqualität vs. pH-Wert
In 10 % Na₂SiO₃ bei 80 Grad für 500 Stunden:
| pH-Wert | Filmdicke (µm) | Filmporosität | Korrosionsrate (mm/Jahr) | Lochfraß vorhanden? |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 0.1–0.3 | Hoch | 0.15–0.30 | Ja |
| 9 | 0.2–0.5 | Hoch | 0.08–0.20 | Gelegentlich |
| 10 | 0.5–1.0 | Mäßig | 0.04–0.10 | Selten |
| 11 | 1.0–1.5 | Niedrig | 0.02–0.05 | NEIN |
| 12 | 1.5–2.5 | Sehr niedrig | 0.01–0.03 | NEIN |
| 13 | 2.0–3.0 | Sehr niedrig | 0.005–0.015 | NEIN |
Einfluss der Temperatur auf den pH-Wert
| Temperatur (Grad) | Mindest-pH-Wert für Schutzfolie | Empfohlener pH-Wert |
|---|---|---|
| 60 | 10.5 | 11.0 |
| 80 | 11.0 | 11.5 |
| 100 | 11.5 | 12.0 |
Leitfaden zur pH-Kontrolle für den Silikatservice
| Betriebs-pH | Filmqualität | Empfohlene Aktion |
|---|---|---|
| >11 | Schützend | Keiner |
| 10–11 | Randständig | Erhöhen Sie den pH-Wert mit NaOH |
| 9–10 | Arm, porös | Add NaOH to raise to >11 |
| <9 | Nicht-schützend | Redesign-Lösung |
Technische Empfehlung
Halten Sie für den Einsatz von Natriummetasilikat bei 80 Grad den pH-Wert durch Zugabe von Natriumhydroxid über 11. Durch die Kontrolle des pH-Werts sorgt der Ingenieur für die Bildung eines schützenden, nicht-porösen Silikatfilms auf Titan.
