Korrosion av titan och titanlegeringar

Enhetlig korrosion uppstår på ytan av titanprover eller arbetsstycken och bildar ett lager av korrosionsprodukter med en enhetlig tjocklek som fäster tätt mot titanytan och i allmänhet inte expanderar inåt över tiden, men det finns undantag. I många korrosiva medier är titans korrosionsprestanda lika bra eller bättre än andra metaller med skyddande beläggningar, såsom aluminium. Korrosionen av titan är vanligtvis elektrolytisk till sin natur, så det finns ett visst samband mellan korrosion och elektrodpotential och elektrodynamisk ström. Anodisk och katodisk polarisering har också ett starkt inflytande på korrosionsmekanismer och hastigheter. Den elektriska potentialen hos titan beror till stor del på oxidfilmens isolerande egenskaper. Därför spelar egenskaperna hos titanoxidfilmen en avgörande roll för dess korrosionsbeständighet. Alla faktorer som kan förbättra densiteten, tjockleken och isoleringsegenskaperna hos oxidfilmen hjälper till att förbättra korrosionsbeständigheten. Tvärtom, varje faktor som minskar den effektiva skyddsförmågan hos oxidfilmen, vare sig den är mekanisk eller kemisk, kommer att göra att korrosionsbeständigheten hos titan minskar dramatiskt.

I de flesta fall är korrosion av titan lokaliserad till sin natur, med omfattningen av korrosion vid en punkt är väsentligt annorlunda än graden av korrosion vid en annan punkt. Spaltkorrosion, hålighetskorrosion, spänningskorrosion, etc. är alla lokaliserad korrosion. Spaltkorrosion uppstår vanligtvis mellan flänsar eller veck och mellan springor nära ansamling. Detta kommer inte att hända om gapet är för litet eller för stort. Kavitationskorrosion är en typ av korrosion som uppstår i öppningar. Denna typ av korrosion kan lätt uppstå i närvaro av CI-, Br-, I-plasma. Spänningskorrosionssprickning är en sorts korrosion som uppstår i arbetsstycken eller prover under den kombinerade verkan av dragspänning och korrosiv miljö.

Formen av korrosion av prover eller arbetsstycken i korrosiva strömmande medier accelereras av vätskans mekaniska verkan, eftersom vätskan kan ta bort några eller alla korrosionsprodukter, exponera nya ytor och påskynda korrosion.

Olika metallkontaktkorrosion kallas också galvanisk korrosion. I en korrosiv miljö, placera två metall- eller strukturkomponenter med olika elektrisk potential. Om en elektrisk kortslutning uppstår kommer metallen med den lägre potentialen att korrodera.

Sug H2 eller H2 Crisp

Under normala omständigheter innehåller titan och titanlegeringar alltid H2. Om H2 extraheras från ett material, bildas spröda hydrider när den extraherade mängden överskrider gränsen för fast lösning, vilket leder till väteförsprödning.

I de flesta fall är korrosionen av titan och titanlegeringar lokaliserad, och graden av korrosion vid en punkt skiljer sig mycket från graden av korrosion vid en annan punkt. Därför kan kvantitativ utvärdering av korrosion endast baseras på en stor mängd statistiskt material snarare än resultaten från några få prover. En annan allvarlig fråga vid bedömning av korrosion är vad man ska använda som standard. Massförlust används sällan, och graden av korrosion bedöms mestadels baserat på hållfasthetsförlust, förändringar i ytutseende eller perforeringar. Generellt sett korroderar titan och titanlegeringar långsamt. Såvida du inte är helt olämplig för förhållandena. För att korrekt utvärdera titanets prestanda utförs testning ofta under dussintals dagar eller till och med år. I många fall korroderar titan och titanlegeringar snabbt till en början för att sedan sakta ner, och slutligen uppstår ofta bara svag korrosion. Men i vissa fall kommer titanlegeringar att genomgå omvandling efter en tid, och strukturen och egenskaperna kommer att förändras dramatiskt. Därför är korttidsanvändningstester inte helt tillförlitliga. Det finns många snabba testmetoder, men generellt sett gäller att ju snabbare testet är, desto mindre tillförlitliga blir resultaten.

Titan är en av de termodynamiskt extremt instabila metallerna. Dess standardelektrodpotential är {{0}}.63V. Ytan är alltid täckt med en tunn och tät TiO2-film. Därför tenderar stabilitetspotentialen för titan och titanlegeringar att vara positiv. Till exempel är den stabila potentialen för titan i havsvatten vid 25 grader cirka 0,09V. Elektrodpotentialen beräknas mestadels baserat på termodynamiska data. På grund av olika datakällor kan olika data dyka upp, vilket är normalt.

Det finns alltid en tunn oxidfilm på ytan av titan och titanlegeringar, som naturligt genereras i luften. Dess utmärkta korrosionsbeständighet kommer från den stabila, starka vidhäftningen och goda skyddande oxidfilm som alltid finns på dess yta. Korrosionsbeständigheten hos skyddsfilmen uttrycks av P/B-förhållandet. Endast när P/B-värdet är större än 1 har det en skyddande effekt. Annars blir korrosionsbeständigheten låg, men den kan inte vara större än 2,5. Om det är större än detta värde ökar tryckspänningen i oxidfilmen, vilket lätt kan få oxidfilmen att spricka och minska korrosionsbeständigheten. Det optimala värdet är 1~2,5.

Titan kommer omedelbart att bilda en oxidfilm i atmosfären eller vattenlösningen. Tjockleken på filmen som bildas i atmosfären vid rumstemperatur är 1,2 nm ~ 1,6 nm och växer med tiden. Den kommer att öka till 5nm efter 70 dagar och kan förtjockas till 8nm~9nm efter 545 dagar. . Artificiellt förstärkande oxidationsförhållanden, såsom uppvärmning, tillsats av oxidanter eller anodisering, kan påskynda oxidation, öka filmtjockleken och förbättra korrosionsbeständigheten.

Oxidfilmen på ytan av titan och titanlegeringar är i allmänhet inte en enda struktur, och dess sammansättning och struktur är relaterade till bildningsförhållandena. Vanligtvis är gränsytan mellan oxidfilmen och miljön huvudsakligen TiO2, medan gränsytan mellan oxidfilmen och metallen huvudsakligen kan vara TiO2, med övergångsskikt av olika valenstillstånd eller till och med icke-stökiometriska oxider i mitten. Detta innebär att ytoxidfilmen av titan och titanlegeringar har en komplex flerskiktsstruktur. När det gäller deras bildningsprocess kan den inte bara förstås som en direkt reaktion mellan Ti och O2. Flera forskare har föreslagit flera bildningsmekanismer. Ryska forskare tror att hydrid genereras först, och sedan bildas en ren oxidfilm på hydriden.