鈦材在弱酸性氧化物溶液中的耐腐蝕性能

鈦材的耐腐蝕性能在中性或弱酸性的氧化物溶液中有高度的穩(wěn)定性，例如，鈦和鈦合金在100℃FeCl100℃的CuC12中、100℃的HgC1：(所有濃度)中、60％的AlCl2及100℃的所有濃度NaCl中都穩(wěn)定，鈦的許多其他金屬的氧化物中，在100％一氧乙酸和100％的二氧乙酸中也是穩(wěn)定的，因而使鈦及鈦合金在上述溶液中獲得了廣泛應(yīng)用。鈦和鈦合金對(duì)于含離子的氧化劑溶液也有高度的穩(wěn)定性，如100qC的次亞氯酸鈉溶液、氧水、氣體(達(dá)75℃)、含有過(guò)氧化氫的氧化鈉溶液等。

鈦材在濕氯氣中的耐蝕性超過(guò)其他常用金屬，這是因?yàn)槁染哂袕?qiáng)烈的氧化作用，鈦和鈦合金在濕氯中能處于穩(wěn)定的鈍態(tài)，為了維持鈦在氯氣中的鈍性，需要一定的含水量。臨界含水量與氧氣壓力、流速、溫度等因素有關(guān)，也與鈦設(shè)備或零部件的形狀尺寸以及鈦表面機(jī)械損壞程度有關(guān)，因此，文獻(xiàn)中關(guān)于鈦在氧氣中鈍化的臨界含水量是不一致的，一般認(rèn)為，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．01％～0．05％可作為鈦在氧氣中的臨界含水量，但是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)指出，為了保證鈦設(shè)備在氧氣中安全使用，有時(shí)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％也不夠，需要高達(dá)1．5％。臨界含水量還隨氯氣溫度升高及氣流速度降低而相應(yīng)增加。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還表明，鈦和鈦合金的表面氧化膜遭到破壞后，需要較高的含水量才能使鈦和鈦合金重新鈍化。

鈦和鈦合金在干氯氣中，甚至在0℃以下也會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)生成四氯化鈦，并有著火危險(xiǎn)。鈦和鈦合金在干氯氣中的破壞一經(jīng)開(kāi)始，反應(yīng)是崩潰性的，再加入水也不能阻止反應(yīng)的進(jìn)行。關(guān)于鈦在氯氣干、濕界區(qū)的行為尚未完全弄清，根椐熱力學(xué)分析，鈦與氯在室溫不能以平衡狀態(tài)存在，根據(jù)熱力學(xué)自由能可知，在這個(gè)反應(yīng)系中生成穩(wěn)定化合物四氯化鈦與水不共存，會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)，即TiC14+4H20。Ti(OH)+4HC1

因此，關(guān)于氯與鈦的反應(yīng)可以作簡(jiǎn)單的解釋：鈦與氯反應(yīng)會(huì)生成四氯化鈦：室溫時(shí)四氯化鈦是液體，其沸點(diǎn)為136。C，生成四氯化鈦的反應(yīng)伴隨著放熱過(guò)程。如果氯氣處于干燥狀態(tài)，釋放大量的熱使反應(yīng)達(dá)到很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到鈦熔點(diǎn)時(shí)，鈦開(kāi)始燃燒。此后，只要有足夠的于氯，反應(yīng)將激烈進(jìn)行，直到反應(yīng)物耗盡。但是，如果氯氣中有足夠的水分，四氯化鈦會(huì)與水作用生成氫氧化鈦，它是一種非揮發(fā)性的物質(zhì)，而且成為一種膜牢固附著在鈦的表面，這一反應(yīng)是極穩(wěn)定的反應(yīng)，而且表面膜在濕氯中極為穩(wěn)定。因而鈦在濕氯中具有優(yōu)異的耐蝕性，其穩(wěn)定性與氯氣中含水量密切相關(guān)。

鈦和鈦合金在汽油、甲苯、苯酚、甲醛、三氯乙烷、醋酸、檸檬酸、一氯代乙駿等中具有較高的耐腐蝕性，但是在沸點(diǎn)及不充氣的情況下，鈦在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25％的甲酸中會(huì)受到嚴(yán)重腐蝕，在含乙酸酐的溶液中，鈦不僅受到嚴(yán)重的全面腐蝕，而且會(huì)產(chǎn)生孔蝕，對(duì)于許多有機(jī)合成過(guò)程中所接觸的復(fù)雜有機(jī)介質(zhì)，如在生產(chǎn)環(huán)氧丙烷、苯酚、丙酮、氯代乙酸等化學(xué)介質(zhì)中，鈦和鈦合金的耐蝕性優(yōu)于不銹鋼陽(yáng)其他結(jié)構(gòu)材料。