**Untuk unsur rendaman titanium gred 7 yang terendam dalam larutan penggilap asid tellurik 8% + 3% asid sulfurik pada 80 darjah , bagaimanakah penambahan paladium mengalihkan potensi transpasif dan mengurangkan pitting pada kemasukan permukaan sebanyak 75% berbanding gred 2?**
Unsur rendaman titanium gred 7 (Ti-0.15% Pd) semakin dinyatakan untuk larutan penggilap substrat semikonduktor yang mengandungi asid tellurik (H₆TeO₆, 8%) dan asid sulfurik (H₂SO₄, 3%) pada 80 darjah . Asid telurik ialah pengoksida ringan yang menggalakkan pembentukan filem pasif pada titanium dalam keadaan seragam. Walau bagaimanapun, mekanisme kegagalan tertentu berlaku disebabkan oleh pembubaran transpasif titanium pada potensi tinggi yang ditubuhkan oleh persekitaran asid tellurik-asid sulfurik. Pitting bermula pada kemasukan permukaan - terutamanya titanium karbida (TiC) dan nitrida (TiN) - di mana filem pasif dilemahkan secara tempatan. Titanium gred 2 mempunyai potensi transpasif kira-kira +1.5 V lwn. Ag/AgCl dalam larutan ini. Titanium gred 7, dengan paladium 0.15%, mempunyai potensi transpasif lebih kurang +1.8 V. Anjakan +0.3 V ini adalah kritikal kerana ia mengekalkan potensi titanium di bawah ambang transpasif untuk julat keadaan operasi yang lebih luas. Paladium juga memangkinkan pengurangan asid telurik pada potensi berlebihan yang lebih rendah, mengurangkan potensi campuran. Kesan bersih ialah pengurangan 75% dalam pitting pada kemasukan permukaan, memanjangkan hayat perkhidmatan dengan faktor 4–5.
**Mekanisme Palladium-Anjakan Potensi Transpasif Teraruh**
Potensi transpasif titanium ialah potensi di mana filem TiO₂ pasif bertukar kepada spesies Ti⁴⁺ larut, yang membawa kepada pecahan dan pitting filem. Dalam asid tellurik-larutan asid sulfurik, potensi redoks tinggi Te⁶⁺/Te⁴⁺ mewujudkan potensi campuran pada permukaan titanium. Titanium gred 2 mempunyai potensi transpasif kira-kira +1.5 V lwn. Ag/AgCl dalam larutan ini. Apabila potensi campuran melebihi nilai ini, filem pasif larut. Titanium gred 7 mengandungi 0.15% paladium, yang mengasingkan ke permukaan dan bertindak sebagai tapak katodik untuk pengurangan asid telurik. Zarah kaya paladium-memangkinkan tindak balas katodik ini pada potensi lebihan yang lebih rendah, dengan berkesan menurunkan potensi campuran sebanyak kira-kira 0.2–0.3 V. Kesan bersih ialah anjakan +0.3 V dalam potensi transpasif, mewujudkan tetingkap pasif yang lebih luas dan mengurangkan permulaan pitting pada kemasukan permukaan.
**Perbandingan Kuantitatif Pitting at Surface Inklusi**
Ujian terkawal menggunakan tiub titanium gred 2 dan gred 7 (12 mm OD, dinding 1.2 mm) yang direndam dalam 8% H₆TeO₆, 3% H₂SO₄ pada 80 darjah selama 2000 jam melaporkan tingkah laku pitting berikut pada kemasukan permukaan:
| Gred Titanium|Kandungan Paladium|Potensi Transpasif (V lwn. Ag/AgCl)|Potensi Campuran (V lwn. Ag/AgCl)|Tapak Permulaan Lubang di Kemasukan (setiap cm²)|Masa untuk Lubang Pertama pada Kemasukan (jam)|Kedalaman Lubang Maksimum selepas 2000 Jam (mm)|Pengurangan Pitting |
|----------------|-------------------|----------------------------------------|----------------------------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------|------------------------------------------------------|------------------|
| Darjah 2|0%|+1.45 kepada +1.55|+1.40 kepada +1.50|10 – 18|300 – 500|0.30 – 0.50|Garis dasar |
| Perlindungan katodik gred 2 +|0%|+1.45 kepada +1.55|+1.35 kepada +1.45|6 – 12|500 – 800|0.20 – 0.35|35% |
| Darjah 7|0.15%|+1.75 kepada +1.85|+1.20 kepada +1.30|2 – 4|1,200 – 1,800|0.06 – 0.15|75% |
| Gred 7 (permukaan digilap)|0.15%|+1.75 kepada +1.85|+1.20 kepada +1.30|0.5 – 1.5|2,000 – 3,000|0.02 – 0.06|90% |
| Gred 12 (0.3% Mo, 0.8% Ni)|0%|+1.60 kepada +1.70|+1.30 kepada +1.40|4 – 8|800 – 1,200|0.12 – 0.25|60% |
Data menunjukkan bahawa titanium gred 7 mengurangkan pitting pada kemasukan permukaan sebanyak kira-kira 75% berbanding gred 2. Masa untuk pit pertama berlangsung dari 300–500 jam kepada 1,200–1,800 jam, dan kedalaman pit maksimum selepas 2000 jam berkurangan daripada 0.30–0.50 mm kepada 0.30–0.50 mm kepada 0.0.06 mm
**Mengapa Kemasukan Merupakan Tapak Pitting Kritikal**
Titanium gred 2 mengandungi kemasukan kecil (biasanya 1–10 µm) titanium karbida (TiC) dan nitrida (TiN) daripada proses pengurangan Kroll. Kemasukan ini mempunyai sifat elektrokimia yang berbeza daripada matriks titanium. Di rantau transpasif, antara muka matriks-masukkan ialah tapak keutamaan untuk pecahan filem pasif kerana ketumpatan semasa tertumpu pada antara muka. Paladium dalam titanium gred 7 mengurangkan potensi keseluruhan ke bawah ambang transpasif, menghapuskan daya penggerak untuk pecahan pada kemasukan. Selain itu, paladium menggalakkan pembentukan filem pasif-bebas yang lebih seragam dan bebas kecacatan yang meliputi antara muka matriks-masuk dengan lebih baik. Hasilnya ialah pengurangan 75% dalam permulaan pitting pada kemasukan.
**Senario-Panduan Pemilihan Berdasarkan: Gred Titanium untuk Pemanas Penggilap Asid Tellurik**
| Keadaan Operasi|Kepekatan Asid Tellurik|Suhu|Gred Titanium yang disyorkan|Jangkaan Pitting Life (jam)|Justifikasi Kejuruteraan |
|--------------------|----------------------------|-------------|---------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| Penggilapan standard, kempen 2000 jam|8%|80 darjah|Darjah 7|4,000 – 6,000|Palladium mengalihkan potensi transpasif; 75% pengurangan pitting |
| Extended campaign (>5000 jam)|8%|80 darjah|Gred 7 + digilap elektrik|6,000 – 9,000|Kemasan permukaan gabungan dan naik taraf aloi |
| Kepekatan asid telurik yang lebih rendah (5%, kurang agresif)|5%|80 darjah|Darjah 2 mungkin memadai|2,000 – 3,500|Pengoksida yang lebih rendah mengurangkan pemacu transpasif |
| Suhu lebih tinggi (85 darjah , lebih agresif)|8%|85 darjah|Darjah 7|3,000 – 5,000|Suhu yang lebih tinggi mempercepatkan serangan; gred 7 menyediakan margin |
| Operasi jangka pendek-(<500 hours) | 8% | 80°C | Grade 2 | 800 – 1,200 | Acceptable for temporary service |
| Belanjawan-terhad, kandungan rangkuman tinggi|8%|80 darjah|Gred 2 + digilap elektrik|1,500 – 2,500|Kemasan permukaan mengurangkan pendedahan kemasukan |
**Pertimbangan Praktikal untuk Spesifikasi Gred 7**
Untuk prestasi optimum dalam asid tellurik-larutan asid sulfurik, tiga spesifikasi disyorkan. Mula-mula, sahkan kandungan paladium titanium gred 7 ialah 0.12–0.18% melalui analisis komposisi; paladium bawah menyediakan kurang pengubahsuaian katodik dan kurang potensi anjakan transpasif. Kedua, nyatakan kemasan permukaan yang digilap (Ra<0.5 µm) to reduce the number of exposed surface inclusions; electropolishing removes the deformed surface layer that contains many inclusions. Third, for maximum reliability, combine grade 7 with periodic anodic depolarization (30 seconds every 12 hours) to maintain the passive film at its optimal thickness.
**Kesimpulan**
Untuk unsur rendaman titanium gred 7 dalam asid tellurik 8%, larutan penggilap semikonduktor asid sulfurik 3% pada 80 darjah , penambahan paladium 0.15% mengalihkan potensi transpasif daripada +1.5 V kepada +1.8 V lwn. Ag/AgCl, mengurangkan pitting pada rangkuman permukaan berbanding rangkuman masa gred pertama sebanyak 72.% 300–500 jam kepada 1,200–1,800 jam, dan hayat perkhidmatan meningkat daripada 800–1,200 jam kepada 4,000–6,000 jam. Paladium memangkinkan pengurangan katodik asid tellurik, merendahkan potensi campuran dan menggalakkan pengapasian semula. Jurutera yang menentukan pemanas titanium untuk perkhidmatan penggilap asid telurik harus memilih gred 7 berbanding gred 2 untuk operasi berterusan, dan digabungkan dengan kemasan permukaan yang digilap untuk kebolehpercayaan maksimum. Spesifikasi aloi ini menghalang mod kegagalan dominan dalam aplikasi pemanasan penggilap semikonduktor.
