Coroziunea titanului și a aliajelor de titan

Coroziunea uniformă are loc pe suprafața mostrelor de titan sau a pieselor de prelucrat, formând un strat de produse de coroziune cu o grosime uniformă care aderă strâns la suprafața de titan și, în general, nu se extinde în interior în timp, dar există și excepții. În multe medii corozive, performanța la coroziune a titanului este la fel de bună sau mai bună decât alte metale cu acoperiri de protecție, cum ar fi aluminiul. Coroziunea titanului este de obicei de natură electrolitică, deci există o anumită relație între coroziune și potențialul electrodului și curentul electrodinamic. Polarizarea anodică și catodică au, de asemenea, o influență puternică asupra mecanismelor și ratelor de coroziune. Potențialul electric al titanului depinde în mare măsură de proprietățile izolante ale peliculei de oxid. Prin urmare, caracteristicile filmului de oxid de suprafață de titan joacă un rol decisiv în rezistența sa la coroziune. Orice factori care pot îmbunătăți densitatea, grosimea și proprietățile de izolare ale peliculei de oxid vor ajuta la îmbunătățirea rezistenței la coroziune. Dimpotrivă, orice factor care reduce capacitatea efectivă de protecție a filmului de oxid, fie mecanic sau chimic, va face ca rezistența la coroziune a titanului să scadă dramatic.

În cele mai multe cazuri, coroziunea titanului este localizată în natură, gradul de coroziune într-un punct fiind semnificativ diferit de gradul de coroziune într-un alt punct. Coroziunea în crăpături, coroziunea cavității, fisurarea prin coroziune prin efort etc. sunt toate coroziuni localizate. Coroziunea în crăpături apare de obicei între flanșe sau pliuri și între golurile din apropierea depunerilor. Acest lucru nu se va întâmpla dacă decalajul este prea mic sau prea mare. Coroziunea prin cavitație este un tip de coroziune care apare în deschideri. Acest tip de coroziune poate apărea cu ușurință în prezența plasmei CI-, Br-, I-. Fisurarea prin coroziune sub tensiune este un fel de coroziune care apare în piesele sau specimenele sub acțiunea combinată a tensiunii de tracțiune și a mediului corosiv.

Forma de coroziune a probelor sau a pieselor de prelucrat în medii care curge corozive este accelerată de acțiunea mecanică a fluidului, deoarece fluidul poate îndepărta o parte sau toți produsele de coroziune, expune suprafețe noi și accelerează coroziunea.

Coroziunea diferită de contact cu metalul se mai numește și coroziune galvanică. Într-un mediu corosiv, plasarea a două componente metalice sau structurale cu potențiale electrice diferite. Dacă are loc un scurtcircuit electric, metalul cu potențialul mai scăzut se va coroda.

Suge H2 sau H2 Crisp

În condiții normale, titanul și aliajele de titan conțin întotdeauna H2. Dacă H2 este extras dintr-un material, se vor forma hidruri fragile atunci când cantitatea extrasă depășește limita soluției solide, ceea ce duce la fragilizarea hidrogenului.

În cele mai multe cazuri, coroziunea titanului și aliajelor de titan este localizată, iar gradul de coroziune la un punct este foarte diferit de gradul de coroziune la un alt punct. Prin urmare, evaluarea cantitativă a coroziunii se poate baza doar pe o cantitate mare de material statistic, mai degrabă decât pe rezultatele câtorva probe. O altă problemă serioasă în evaluarea coroziunii este ce să utilizați ca standard. Pierderea de masă este rar utilizată, iar gradul de coroziune este evaluat în mare parte pe baza pierderii rezistenței, modificărilor aspectului suprafeței sau perforațiilor. În general, titanul și aliajele de titan se corodează lent. Doar dacă nu ești complet inapt pentru condiții. Pentru a evalua corect performanța titanului, testarea este adesea efectuată pe zeci de zile sau chiar ani. În multe cazuri, titanul și aliajele de titan corodează rapid la început, apoi încetinesc și, în cele din urmă, apare adesea doar o coroziune slabă. Dar, în unele cazuri, aliajele de titan vor suferi transformari după o perioadă de timp, iar structura și proprietățile se vor schimba dramatic. Prin urmare, testele de utilizare pe termen scurt nu sunt pe deplin de încredere. Există multe metode rapide de testare, dar, în general, cu cât testul este mai rapid, cu atât rezultatele sunt mai puțin fiabile.

Titanul este unul dintre metalele extrem de instabile din punct de vedere termodinamic. Potențialul standard al electrodului este de {{0}},63V. Suprafața este întotdeauna acoperită cu o peliculă subțire și densă de TiO2. Prin urmare, potențialul de stabilitate al titanului și al aliajelor de titan tinde să fie pozitiv. De exemplu, potențialul stabil al titanului în apa de mare la 25 de grade este de aproximativ 0,09 V. Potențialul electrodului este calculat în mare parte pe baza datelor termodinamice. Din cauza surselor de date diferite, pot apărea date diferite, ceea ce este normal.

Există întotdeauna o peliculă subțire de oxid pe suprafața titanului și a aliajelor de titan, care este generată în mod natural în aer. Rezistența sa excelentă la coroziune provine din aderența stabilă, puternică și filmul de oxid de protecție bun care există întotdeauna pe suprafața sa. Rezistența la coroziune a peliculei de protecție este exprimată prin raportul P/B. Numai atunci când valoarea P/B este mai mare de 1 are un efect protector. În caz contrar, rezistența la coroziune va fi scăzută, dar nu poate fi mai mare de 2,5. Dacă este mai mare decât această valoare, efortul de compresiune în pelicula de oxid crește, ceea ce poate provoca cu ușurință ruperea filmului de oxid și poate reduce rezistența la coroziune. Valoarea optimă este 1~2,5.

Titanul va forma imediat o peliculă de oxid în atmosferă sau în soluție apoasă. Grosimea peliculei formate în atmosferă la temperatura camerei este de 1,2 nm ~ 1,6 nm și crește cu timpul. Acesta va crește la 5nm după 70 de zile și poate fi îngroșat la 8nm~9nm după 545 de zile. . Întărirea artificială a condițiilor de oxidare, cum ar fi încălzirea, adăugarea de oxidanți sau anodizarea, poate accelera oxidarea, crește grosimea filmului și poate îmbunătăți rezistența la coroziune.

Filmul de oxid de pe suprafața titanului și aliajelor de titan nu este în general o singură structură, iar compoziția și structura sa sunt legate de condițiile de formare. De obicei, interfața dintre filmul de oxid și mediu este în principal TiO2, în timp ce interfața dintre filmul de oxid și metal poate fi în principal TiO2, cu straturi de tranziție cu diferite stări de valență sau chiar oxizi nestoichiometrici în mijloc. Aceasta înseamnă că pelicula de oxid de suprafață a titanului și aliajelor de titan are o structură complexă cu mai multe straturi. În ceea ce privește procesul lor de formare, acesta nu poate fi înțeles pur și simplu ca o reacție directă între Ti și O2. Mai mulți cercetători au propus mecanisme multiple de formare. Savanții ruși cred că mai întâi se generează hidrură, iar apoi se formează o peliculă de oxid pur pe hidrură.