Sodium dodecyl sulfate (SDS) ialah surfaktan anionik yang digunakan dalam proses pembersihan dan perindustrian. Pada 70 darjah, kepekatan misel kritikalnya (CMC) adalah lebih kurang 0.05–0.1% berat (500–1,000 ppm). Di bawah CMC, molekul surfaktan wujud sebagai monomer dan menjerap ke permukaan titanium, mengubah tingkah laku pembasahan dan menggalakkan pembasahan seragam. Di atas CMC, misel terbentuk, dan permukaan menjadi hidrofobik, yang membawa kepada dewetting dan pembentukan titisan elektrolit setempat. Titisan ini mencipta sel pengudaraan berbeza, menyebabkan lubang di tepi titisan. Corak kakisan berubah daripada goresan kecil seragam di bawah CMC kepada pitting setempat yang teruk di atas CMC.

Mekanisme CMC-Pembasahan dan Kakisan Bergantung

Surfaktan menjerap ke permukaan titanium dengan ekor hidrofobiknya berorientasikan jauh dari logam. Pada kepekatan rendah (di bawah CMC), lapisan terjerap tidak lengkap, dan permukaan kekal hidrofilik, membenarkan sentuhan elektrolit seragam. Pada kepekatan di atas CMC, dwilapisan lengkap terbentuk, menjadikan permukaan hidrofobik. Titisan air naik ke atas permukaan dan bukannya merebak. Resapan oksigen lebih pantas melalui tepi nipis titisan daripada melalui pusat, mewujudkan sel pengudaraan berbeza. Pusat titisan menjadi anodik dan lubang, manakala tepi adalah katodik.

Corak Kakisan Kuantitatif sebagai Fungsi Kepekatan SDS

Ujian terkawal dalam 2% SDS pada 70 darjah (jauh di atas CMC) dengan pelbagai pencairan selama 500 jam telah mewujudkan tingkah laku kakisan berikut untuk titanium Gred 2. Pada kepekatan SDS 0.02% (di bawah CMC), permukaan kekal hidrofilik, kadar kakisan ialah 0.02–0.05 mm setahun, ketumpatan pitting ialah 0–5 pit per cm², dan etsa adalah seragam. Pada 0.05–0.08% (di CMC), peralihan permukaan kepada hidrofobik, kadar kakisan meningkat kepada 0.05–0.10 mm setahun, ketumpatan pitting mencecah 5–20 pit per cm² dan pit berbentuk titisan{17}}muncul. Pada 0.1–0.5% (di atas CMC), permukaannya adalah hidrofobik sepenuhnya, kadar kakisan ialah 0.08–0.15 mm setahun, ketumpatan pitting ialah 20–80 pit per cm², dan pit berbentuk bulat dengan tepi terangkat. Pada 1–2% (kepekatan penggunaan biasa), kadar kakisan ialah 0.10–0.20 mm setahun, ketumpatan pitting melebihi 80 pit per cm², dan penitisan{31}}pitting yang teruk berlaku. Pada 5% SDS, kadar kakisan ialah 0.15–0.30 mm setahun, dan penembusan dinding 1.2 mm berlaku dalam masa 4,000–8,000 jam.

Pengaruh Suhu dan Jenis Surfaktan terhadap CMC dan Kakisan

CMC berkurangan dengan peningkatan suhu untuk SDS. Pada 30 darjah, CMC ialah 0.08–0.12%, dan kadar kakisan di atas CMC ialah 0.05–0.10 mm setahun. Pada 50 darjah, CMC ialah 0.06–0.10%, dan kadarnya ialah 0.08–0.15 mm setahun. Pada 70 darjah, CMC ialah 0.05–0.08%, dan kadarnya ialah 0.10–0.20 mm setahun. Pada 90 darjah, CMC ialah 0.04–0.07%, dan kadarnya ialah 0.15–0.30 mm setahun. Surfaktan bukan ionik (cth, Triton X-100) tidak menyebabkan peralihan hidrofobik yang sama dan tidak menyebabkan pitting titisan. Surfaktan kationik (cth, CTAB) boleh menyebabkan pitting yang lebih teruk.

Panduan Pengurusan Kepekatan Surfaktan untuk Pemanas Titanium

Jadual berikut menyediakan cadangan untuk kepekatan SDS berbanding CMC untuk meminimumkan pitting pada pemanas titanium Gred 2 pada 70 darjah.

Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Kepekatan

Gred titanium menjejaskan rintangan pitting. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai rintangan 2–3 kali lebih tinggi terhadap lubang titisan, membenarkan operasi pada 2–3× CMC dengan kadar kakisan yang boleh diterima. Gred 12 menawarkan peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding menyediakan elaun penembusan lubang; dinding 2.0 mm dengan pitting 0.15 mm setahun bertahan selama 13 tahun. Orientasi pemanas adalah penting; pemanas menegak menumpahkan titisan dengan lebih berkesan daripada pemanas mendatar, mengurangkan keterukan pitting. Menambah agen pembasahan (cth, sejumlah kecil surfaktan bukan ionik) boleh memulihkan tingkah laku hidrofilik walaupun pada kepekatan SDS yang tinggi.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk pemanas rendaman titanium dalam 2% SDS pada 70 darjah (kira-kira 20–40× CMC), nyatakan titanium Gred 7 dan terima kadar kakisan pitting 0.08–0.15 mm setahun. Untuk Gred 2, kurangkan kepekatan SDS kepada di bawah 0.1% (1–2× CMC) melalui pencairan atau dengan menggunakan surfaktan alternatif. Untuk pemanas sedia ada dengan pitting titisan, tambahkan 0.1% surfaktan bukan ionik (cth, Triton X-100) untuk bersaing dengan penjerapan SDS dan memulihkan pembasahan hidrofilik. Semasa operasi, periksa pemanas untuk ciri-ciri lubang bulat dengan tepi terangkat; jika pitting melebihi kedalaman 0.2 mm, gantikan pemanas. Dengan memahami cara CMC mengubah tingkah laku pembasahan, jurutera memilih gred titanium yang sesuai atau melaraskan kepekatan surfaktan untuk mengelakkan pitting setempat.