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, e o que acontece no PH 9?
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In sodium metasilicate (Na₂SiO₃) solutions at 80°C, silicate ions polymerize on titanium surfaces. At pH >11, o silicato forma uma película protetora contínua, não{1}}porosa (espessura de 0,5–2 µm). Em pH 9, o filme é poroso, rachado e não{6}}protetor, permitindo que cloreto ou outras espécies agressivas penetrem e causem corrosão.
Qualidade quantitativa do filme versus pH
Em 10% Na₂SiO₃ a 80 graus por 500 horas:
| pH | Espessura do Filme (µm) | Porosidade do filme | Taxa de corrosão (mm/ano) | Presente de picada? |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 0.1–0.3 | Alto | 0.15–0.30 | Sim |
| 9 | 0.2–0.5 | Alto | 0.08–0.20 | Ocasional |
| 10 | 0.5–1.0 | Moderado | 0.04–0.10 | Cru |
| 11 | 1.0–1.5 | Baixo | 0.02–0.05 | Não |
| 12 | 1.5–2.5 | Muito baixo | 0.01–0.03 | Não |
| 13 | 2.0–3.0 | Muito baixo | 0.005–0.015 | Não |
Efeito da temperatura na necessidade de pH
| Temperatura (grau) | pH mínimo para película protetora | pH recomendado |
|---|---|---|
| 60 | 10.5 | 11.0 |
| 80 | 11.0 | 11.5 |
| 100 | 11.5 | 12.0 |
Guia de controle de pH para serviços de silicato
| pH operacional | Qualidade do filme | Ação recomendada |
|---|---|---|
| >11 | Protetor | Nenhum |
| 10–11 | Marginal | Aumente o pH com NaOH |
| 9–10 | Pobre, poroso | Add NaOH to raise to >11 |
| <9 | Não-protetor | Solução de redesenho |
Recomendação de Engenharia
Para serviço de metassilicato de sódio a 80 graus, mantenha o pH acima de 11 usando adição de hidróxido de sódio. Ao controlar o pH, o engenheiro garante a formação de uma película protetora e não{3}}porosa de silicato no titânio.
