Korózia titánu a titánových zliatin

Na povrchu titánových vzoriek alebo obrobkov sa vyskytuje rovnomerná korózia, ktorá vytvára vrstvu koróznych produktov s rovnomernou hrúbkou, ktorá tesne priľne k povrchu titánu a vo všeobecnosti sa časom nerozšíri dovnútra, existujú však výnimky. V mnohých korozívnych médiách je korózna výkonnosť titánu rovnako dobrá alebo lepšia ako u iných kovov s ochrannými povlakmi, ako je hliník. Korózia titánu je zvyčajne elektrolytickej povahy, takže existuje určitý vzťah medzi koróziou a elektródovým potenciálom a elektrodynamickým prúdom. Anodická a katodická polarizácia má tiež silný vplyv na korózne mechanizmy a rýchlosti. Elektrický potenciál titánu závisí vo veľkej miere od izolačných vlastností oxidového filmu. Preto vlastnosti titánového povrchového oxidového filmu zohrávajú rozhodujúcu úlohu v jeho odolnosti proti korózii. Akékoľvek faktory, ktoré môžu zlepšiť hustotu, hrúbku a izolačné vlastnosti oxidového filmu, pomôžu zlepšiť odolnosť proti korózii. Naopak, akýkoľvek faktor, ktorý znižuje účinnú ochrannú schopnosť oxidového filmu, či už mechanický alebo chemický, spôsobí dramatický pokles odolnosti titánu proti korózii.

Vo väčšine prípadov je korózia titánu lokalizovaná v prírode, pričom rozsah korózie v jednom bode je výrazne odlišný od rozsahu korózie v inom bode. Štrbinová korózia, dutinová korózia, korózne praskanie pod napätím atď. sú lokalizovaná korózia. Štrbinová korózia sa zvyčajne vyskytuje medzi prírubami alebo záhybmi a medzi medzerami v blízkosti nánosov. To sa nestane, ak je medzera príliš malá alebo príliš veľká. Kavitačná korózia je typ korózie, ktorá sa vyskytuje v otvoroch. Tento typ korózie sa môže ľahko vyskytnúť v prítomnosti CI-, Br-, I-plazmy. Korózne praskanie pod napätím je druh korózie, ktorá sa vyskytuje v obrobkoch alebo vzorkách pri kombinovanom pôsobení ťahového napätia a korózneho prostredia.

Forma korózie vzoriek alebo obrobkov v korozívnych prúdiacich médiách je urýchľovaná mechanickým pôsobením tekutiny, pretože tekutina môže odoberať niektoré alebo všetky produkty korózie, obnažiť nové povrchy a urýchliť koróziu.

Nepodobná kontaktná korózia kovu sa tiež nazýva galvanická korózia. V korozívnom prostredí umiestnenie dvoch kovových alebo konštrukčných komponentov s rôznym elektrickým potenciálom. Ak dôjde k elektrickému skratu, kov s nižším potenciálom bude korodovať.

Nasajte H2 alebo H2 Crisp

Za normálnych okolností titán a zliatiny titánu vždy obsahujú H2. Ak sa H2 extrahuje z materiálu, vytvoria sa krehké hydridy, keď extrahované množstvo prekročí limit pevného roztoku, čo vedie k vodíkovému skrehnutiu.

Vo väčšine prípadov je korózia titánu a titánových zliatin lokalizovaná a stupeň korózie v jednom bode je značne odlišný od stupňa korózie v inom bode. Preto kvantitatívne hodnotenie korózie môže byť založené len na veľkom množstve štatistického materiálu a nie na výsledkoch niekoľkých vzoriek. Ďalším vážnym problémom pri posudzovaní korózie je to, čo použiť ako štandard. Strata hmoty sa používa zriedka a stupeň korózie sa väčšinou posudzuje na základe straty pevnosti, zmien vzhľadu povrchu alebo perforácií. Všeobecne povedané, titán a zliatiny titánu korodujú pomaly. Pokiaľ nie ste úplne nevhodný pre podmienky. Aby sa správne vyhodnotil výkon titánu, testovanie sa často vykonáva počas desiatok dní alebo dokonca rokov. V mnohých prípadoch titán a zliatiny titánu najskôr rýchlo korodujú, potom sa spomalia a nakoniec často dochádza len k slabej korózii. V niektorých prípadoch však zliatiny titánu po určitom čase prejdú transformáciou a štruktúra a vlastnosti sa dramaticky zmenia. Testy krátkodobého používania preto nie sú úplne spoľahlivé. Existuje mnoho metód rýchleho testovania, ale vo všeobecnosti platí, že čím rýchlejší test, tým menej spoľahlivé sú výsledky.

Titán patrí medzi termodynamicky extrémne nestabilné kovy. Jeho štandardný elektródový potenciál je {{0}}.63V. Povrch je vždy pokrytý tenkým a hustým filmom TiO2. Potenciál stability titánu a titánových zliatin má preto tendenciu byť pozitívny. Napríklad stabilný potenciál titánu v morskej vode pri 25 stupňoch je asi 0,09 V. Elektródový potenciál sa väčšinou vypočítava na základe termodynamických údajov. V dôsledku rôznych zdrojov údajov sa môžu zobraziť rôzne údaje, čo je normálne.

Na povrchu titánu a titánových zliatin je vždy tenký oxidový film, ktorý prirodzene vzniká vo vzduchu. Jeho vynikajúca odolnosť proti korózii pochádza zo stabilnej, silnej priľnavosti a dobrého ochranného oxidového filmu, ktorý vždy existuje na jeho povrchu. Odolnosť ochranného filmu proti korózii je vyjadrená pomerom P/B. Len keď je hodnota P/B väčšia ako 1, má ochranný účinok. V opačnom prípade bude odolnosť proti korózii nízka, ale nemôže byť väčšia ako 2,5. Ak je väčšia ako táto hodnota, zvyšuje sa tlakové napätie v oxidovom filme, čo môže ľahko spôsobiť prasknutie oxidového filmu a zníženie odolnosti proti korózii. Optimálna hodnota je 1~2,5.

Titán okamžite vytvorí oxidový film v atmosfére alebo vo vodnom roztoku. Hrúbka filmu vytvoreného v atmosfére pri izbovej teplote je 1,2 nm až 1,6 nm a časom rastie. Po 70 dňoch sa zvýši na 5 nm a po 545 dňoch sa môže zahustiť na 8 nm až 9 nm. . Umelé spevnenie oxidačných podmienok, ako je zahrievanie, pridávanie oxidantov alebo eloxovanie, môže urýchliť oxidáciu, zvýšiť hrúbku filmu a zlepšiť odolnosť proti korózii.

Oxidový film na povrchu titánu a titánových zliatin vo všeobecnosti nie je jedinou štruktúrou a jeho zloženie a štruktúra súvisia s podmienkami tvorby. Zvyčajne je rozhraním medzi oxidovým filmom a prostredím hlavne TiO2, zatiaľ čo rozhraním medzi oxidovým filmom a kovom môže byť hlavne Ti02, s prechodnými vrstvami rôznych valenčných stavov alebo dokonca nestechiometrickými oxidmi uprostred. To znamená, že povrchový oxidový film titánu a titánových zliatin má zložitú viacvrstvovú štruktúru. Pokiaľ ide o proces ich tvorby, nemožno ho jednoducho chápať ako priamu reakciu medzi Ti a O2. Niekoľko výskumníkov navrhlo viaceré mechanizmy tvorby. Ruskí vedci sa domnievajú, že najskôr vzniká hydrid a potom sa na hydride vytvorí čistý oxidový film.