Tukar{0}}untuk Kemasan Permukaan Titanium dalam Perkhidmatan Ferric Chloride
Larutan etsa Ferrik Klorida (FeCl 3 ) sangat mengoksida dan mengakis secara agresif kepada kebanyakan logam. Ferrik klorida biasa ialah 42 darjah Bé (kira-kira 40% FeCl 3 ). Titanium dipilih kerana lapisan TiO₂ pasif, yang menjadikannya tahan terhadap FeCl₃. Walau bagaimanapun, pitting ialah pecahan tempatan salutan pasif, biasanya pada kecacatan permukaan, kemasukan atau celah berskala mikro. Kemasan permukaan, diukur dengan purata kekasaran Ra, mempunyai pengaruh langsung pada kuantiti dan saiz tapak permulaan pitting yang mungkin. Permukaan yang lebih licin (Ra rendah) menghilangkan rekahan mikroskopik dan mengurangkan bilangan tapak untuk kepekatan ion klorida. Permukaan yang sangat licin (Ra < 0.2 µm) memerlukan penggilap elektro atau penggilap mekanikal dan menambah kos. Kajian semasa menentukan korelasi antara nilai Ra dan masa aruhan pitting dalam 42 darjah Bé FeCl3 pada 50 darjah dan menubuhkan kemasan permukaan yang memberikan tempoh maksimum sebelum permulaan pit.

Kesan Integriti Mekanikal: Permulaan Pitting dan Kekasaran Permukaan
Pengadukan dalam larutan ferik klorida pada titanium bermula di lokasi di mana filem pasif adalah paling nipis, atau di mana rekahan membenarkan pengumpulan klorida. Dalam permukaan kasar (Ra > 1.0 µm), lembah adalah seperti rekahan mikro. Palung ini biasanya 5–20 µm lebar dan kedalaman adalah susunan yang sama dengan nilai Ra. Di lembah ini ion klorida terkumpul akibat kekangan resapan dan pH tempatan berkurangan akibat hidrolisis logam klorida yang memulakan pitting. Pada permukaan licin (Ra < 0.4 µm) lembah adalah cetek (<1 µm depth) and wide compared to their depth such that oxygen transport can maintain passivity. Electrochemical experiments in 42° Bé FeCl3 at 50°C showed that the pitting potential (Epit) of the Grade 2 titanium increased as the surface roughness decreased. For as-drawn surface (Ra = 1.5 µm) Epit = +0.65 V vs. Ag/AgCl. E_pit = +0.85 V for a mechanically polished surface (Ra = 0.4 µm). For electropolished surface (Ra = 0.1 µm) E_pit = + 0.95 V. In FeCl₃ the open-circuit potential is about +0.55 V. As-drawn surfaces are quite close to the pitting potential, whereas electropolished surfaces offer a safety margin of 400 mV. The induction time, which is the period from immersion to the first detectable pitting, shows an exponential dependence on the difference between Epit and the open-circuit potential. An increase of E_pit of 100 mV results in an increase of ~10 in induction time.

Prestasi Terma: Kesan Kemasan Permukaan dan Pemindahan Haba
Kemasan permukaan juga mempunyai kesan pada pengangkutan haba, tetapi adalah sekunder kepada rintangan pitting. Luas permukaan sebenar permukaan yang lebih kasar adalah lebih besar (2 hingga 5 kali luas unjuran untuk Ra=1.5 µm, secara amnya) yang, secara teori, meningkatkan pemindahan haba dengan meningkatkan kawasan sentuhan dengan larutan ferik klorida. Malah, bagaimanapun, ketebalan lapisan sempadan perolakan (biasanya 50–200 µm) adalah jauh lebih besar daripada ciri kekasaran dan oleh itu pekali pemindahan haba hampir bebas daripada Ra untuk nilai di bawah 5 µm. Penggilap elektro (Ra=0.1µm) mengurangkan luas permukaan sebenar sebanyak ~5% berbanding permukaan yang digilap secara mekanikal, menghasilkan minimum (<<1%) reduction in heat transmission. This means there is no thermal penalty for specifying a smooth surface finish.

Sintesis Perdagangan-luar: Nilai Ra lwn Masa Induksi Pitting
Nilai Ra Kemasan Permukaan (µm) Kaedah E_pit (V lwn. Ag/AgCl) Masa Aruhan ke Pit Pertama (jam, 42 darjah Bé FeCl3, 50 darjah ) Faktor Kos Relatif
Seperti-dilukis (kemasan kilang) 1.2 – 1.8 Tiada +0.65 V 20 – 40 jam 1.0× Jeruk (asid dinyah kerak) 0.8 – 1.2 10% HNO₃ + 2% celup HF +0.70 V 50 – 100 jam) V 50 – 100 jam (× digilap secara mekanikal) 1.00 jam 0.6 Penggilap tali pinggang atau roda +0.80 V 300 – 500 jam 1.5×
Penggilapan mekanikal (600 grit) 0.2 – 0.3 Penggilapan kasar halus+0.88 V 2.0× 1,000 - 2,000 jam
Electro polished (bright finish) 0.08 – 0.15 Electro chemical polishing+0.95 V >5,000 Jam. 2.5x
The results indicates that electropolished surfaces (Ra < 0.15 µm) have a pitting induction time of > 5,000 hours (>6 bulan operasi berterusan) semasa-permukaan yang dilukis berada dalam masa 1-2 hari. Peningkatan berkembang secara eksponen apabila Ra berkurangan.

Kejuruteraan Selepas Selesai: Pasif dan Pasca-Rawatan Menggilap
Untuk rintangan pitting terbaik, permukaan yang digilap harus diikuti dengan langkah pempasifan asid nitrik (20% HNO 3 pada 50 darjah selama 30 minit). Rawatan ini membawa kepada lapisan TiO2 yang homogen, tanpa kecacatan-yang lebih tebal dan lebih stabil daripada filem pasif semula jadi. Titanium elektropolished pasif dalam perkhidmatan dalam ferik klorida tidak menunjukkan pitting selepas 10,000 jam ujian makmal. Jika penggilap elektro adalah terlalu mahal untuk aplikasi, maka penggilap mekanikal 600-grit (Ra ≈ 0.25 µm) dan pempasifan akan memberikan masa aruhan 1,000-2,000 jam yang sesuai untuk banyak prosedur etsa kelompok di mana pemanas dikeluarkan dan dibersihkan antara kelompok. Caranya adalah untuk mengelakkan bahan cemar permukaan (zarah besi, gris, atau bahan pelelas tertanam) yang boleh berfungsi sebagai tapak permulaan pitting.

Kesimpulan: Digilap (Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.15 μm) Menawarkan Masa Induksi Terpanjang
The maximum induction time for pitting (> 5,000 hours of continuous service) was obtained for a titanium electric heating element immersed in 42° Bé ferric chloride etching solution at 50°C with an electropolished surface finish of Ra < 0.15 µm. Because of the exponential relationship between surface roughness and pitting potential, the improvement over as drawn surfaces ( Ra = 1.5 µm) is considerable, from 1-2 days to >6 bulan. Permukaan yang digilap secara mekanikal (Ra=0.2–0.6 µm) membawa kepada masa aruhan pertengahan 300–2,000 jam, sesuai untuk aplikasi yang kurang menuntut. Electropolishing tidak mempunyai penalti haba yang penting. Nyatakan pemanas untuk etsa ferik klorida dengan kemasan permukaan digilap disahkan Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.15 μm dan pempasifan dalam asid nitrik 20% selepas digilap. Tetapi kos kemasan yang meningkat diimbangi oleh pengelakan{12}}masalah berkaitan pitting dan hayat perkhidmatan yang lebih lama. Pilih kemasan permukaan yang sesuai berdasarkan jangkaan masa berjalan berterusan antara selang penyelenggaraan. Untuk sebarang aplikasi melebihi 1,000 jam, elektropolishing dicadangkan.