鈦合金在實際生產(chǎn)環(huán)境中,會發(fā)生不同種類的腐蝕,主要有以下幾類:
1、接觸腐蝕。鈦表面的鈍化氧化膜促進鈦電位移向正電位,提高了鈦材耐酸性和水介質(zhì)的腐蝕。由于鈦合金表面較高的電位,勢必造成與其接觸的其他金屬形成電化學回路而造成接觸腐蝕。鈦合金易在下面兩類介質(zhì)中發(fā)生接觸腐蝕:第一類是自來水、鹽溶液、海水、大氣、HNO3、醋酸等,該溶液Cd、Zn、Al 的穩(wěn)定電極電位比Ti 更負,陽極腐蝕的速率激增6~60倍。第二類是H2SO4、HCl 等,Ti 在這些溶液中,可能處于鈍化態(tài),也可能處于活化態(tài),實際接觸腐蝕過程中常見的為第一類溶液腐蝕。通常采用陽極化處理在基體表面形成改性層,阻礙接觸腐蝕。
2、縫隙腐蝕。在金屬構(gòu)件縫隙或者缺陷處,由于電解質(zhì)的滯流構(gòu)成電化學電池而引起局部腐蝕現(xiàn)象,在中性和酸性溶液中,鈦合金縫隙處發(fā)生接觸腐蝕概率遠大于堿性溶液,接觸腐蝕并不發(fā)生在整個縫隙面,而是最終導(dǎo)致局部穿孔破壞。
3、點蝕現(xiàn)象。鈦在多數(shù)鹽溶液中無點蝕現(xiàn)象,其多發(fā)生在非水溶液以及沸騰的高濃氯化物溶液中,溶液中鹵素離子對鈦表面的鈍化膜進行腐蝕,并向鈦內(nèi)部擴散而發(fā)生點蝕,點蝕孔徑小于其深度。某些有機介質(zhì)也會和鈦合金在鹵素溶液中發(fā)生點蝕現(xiàn)象,鈦合金在鹵素溶液中的點蝕一般發(fā)生在高濃度高溫環(huán)境下,此外,在硫化物和氯化物中的點蝕需要特定的條件且有限。
4、氫脆。氫脆(HE)又稱氫致開裂或氫損傷,是鈦合金早期損傷失效原因之一,鈦及其
鈦合金表面的鈍化膜有很高的強度,氫脆的敏感隨強度的升高而增加,所以鈍化膜氫脆很敏感。
通常來說,鈦在氧化性介質(zhì),或許中性、弱還原性的介質(zhì)中,較耐腐蝕如:海水、氯化物溶液氧化性無機酸溶液、濃度低于3%HCI和低于4%H2S04溶液等,而鈦在還原性酸溶液中鈦是不耐腐蝕的,還原性酸中添加重金屬鹽有明顯的緩蝕效果,能夠前進鈦的耐腐蝕性。氧化性介質(zhì)太強的景象例如干氧氣發(fā)煙硝酸等,因為損壞了原有的氧化膜使得鈦外表的氧化反應(yīng)過于劇烈則鈦存在比方爆炸、著火等十分危險的效果。
鈦是一切在自然水中最耐腐蝕的金屬材料。鈦在高溫水及水蒸氣(大于300度)中可能有些變色或失光,甚至有少量增重,但是不會導(dǎo)致腐蝕。鈦在溫度高達260度的海水中很耐腐蝕,鈦管凝汽器在污染海水中已經(jīng)使用20多年.只發(fā)現(xiàn)略微變色而沒有腐蝕跡象。 鈦在河水和海水中都具有十分優(yōu)良的耐腐蝕性,尤其在海水中,鈦的耐腐蝕性是不銹鋼的100倍。
鈦及鈦合金在常溫硫酸介質(zhì)中腐蝕實驗數(shù)據(jù)(mm/年)
合金成份
|
硫酸濃度
|
10%
|
20%
|
30%
|
40%
|
50-60%
|
80%
|
98%
|
Ti
|
0.018
|
0.407
|
1.08
|
0.291
|
2.18
|
7.04
|
1.67
|
TC4
|
0.164
|
0.490
|
3.01
|
0.487
|
2.93
|
——
|
——
|
鈦及鈦合金在常溫鹽酸介質(zhì)中腐蝕實驗數(shù)據(jù)(mm/年)
合金成份
|
室溫
|
50℃
|
70℃
|
90-93℃
|
10%
|
20%
|
10%
|
20%
|
10%
|
20%
|
10%
|
20%
|
Ti
|
0.017
|
0.204
|
4.11
|
12.5
|
——
|
——
|
——
|
——
|
TC4
|
0.345
|
1.29
|
2.32
|
15.5
|
——
|
——
|
——
|
——
|
鈦在堿溶液中的腐蝕率
介質(zhì)
|
濃度(℃)
|
溫度(℃)
|
腐蝕率(mm/年)
|
介質(zhì)
|
濃度(℃)
|
溫度(℃)
|
腐蝕率(mm/年)
|
NH4OH
|
28
|
室溫
|
0.0025
|
NaOH
|
10
|
21
|
0.001
|
Ba(OH)2
|
飽和
|
室溫
|
0
|
28
|
室溫
|
0.00025
|
Ca(OH)2
|
飽和
|
室溫
|
0
|
40
|
80
|
0.13
|
Mg(OH)2
|
飽和
|
室溫
|
0
|
50
|
38~57
|
0.00025 ~0.013
|
KOH
|
10
|
沸騰
|
0
|
50
|
60
|
0.013
|
25
|
沸騰
|
0.13
|
70
|
130
|
0.18
|
50
|
沸騰
|
0
|
50-73
|
190
|
1.09
|
50
|
室溫
|
0.010
|
飽和
|
室溫
|
0
|
|
|
|
10
|
沸騰
|
0.02
|