Korozija titana in titanovih zlitin

Na površini vzorcev ali obdelovancev iz titana se pojavi enakomerna korozija, ki tvori plast korozijskih produktov z enakomerno debelino, ki se tesno drži površine titana in se na splošno sčasoma ne širi navznoter, vendar obstajajo izjeme. V številnih korozivnih medijih je korozijska učinkovitost titana tako dobra ali boljša kot druge kovine z zaščitnimi prevlekami, kot je aluminij. Korozija titana je običajno elektrolitske narave, zato obstaja določeno razmerje med korozijo in potencialom elektrode ter elektrodinamičnim tokom. Anodna in katodna polarizacija prav tako močno vplivata na mehanizme in stopnje korozije. Električni potencial titana je v veliki meri odvisen od izolacijskih lastnosti oksidnega filma. Zato imajo lastnosti titanovega površinskega oksidnega filma odločilno vlogo pri njegovi odpornosti proti koroziji. Vsi dejavniki, ki lahko izboljšajo gostoto, debelino in izolacijske lastnosti oksidnega filma, bodo pomagali izboljšati odpornost proti koroziji. Nasprotno, kateri koli dejavnik, ki zmanjša učinkovito zaščitno sposobnost oksidnega filma, ne glede na to, ali je mehanski ali kemični, bo povzročil dramatično zmanjšanje odpornosti titana proti koroziji.

V večini primerov je korozija titana po naravi lokalizirana, pri čemer je obseg korozije na eni točki bistveno drugačen od obsega korozije na drugi točki. Korozija v razpokah, korozija v votlinah, razpoke zaradi napetostne korozije itd. so vse lokalizirane korozije. Korozija v razpokah se običajno pojavi med prirobnicami ali gubami in med režami v bližini kopičenja. To se ne bo zgodilo, če je vrzel premajhna ali prevelika. Kavitacijska korozija je vrsta korozije, ki se pojavi v odprtinah. Ta vrsta korozije se zlahka pojavi v prisotnosti CI-, Br-, I-plazme. Stresno korozijsko razpokanje je vrsta korozije, ki se pojavi v obdelovancih ali vzorcih pod kombiniranim delovanjem natezne napetosti in korozivnega okolja.

Oblika korozije vzorcev ali obdelovancev v jedkih tekočih medijih se pospeši z mehanskim delovanjem tekočine, saj lahko tekočina odvzame del ali vse produkte korozije, izpostavi nove površine in pospeši korozijo.

Kontaktna korozija različnih kovin se imenuje tudi galvanska korozija. V korozivnem okolju postavitev dveh kovinskih ali konstrukcijskih komponent z različnima električnima potencialoma. Če pride do kratkega stika, bo kovina z nižjim potencialom zarjavela.

Sesajte H2 ali H2 Crisp

V normalnih okoliščinah titan in titanove zlitine vedno vsebujejo H2. Če H2 ekstrahiramo iz materiala, nastanejo krhki hidridi, ko ekstrahirana količina preseže mejo trdne raztopine, kar povzroči vodikovo krhkost.

V večini primerov je korozija titana in titanovih zlitin lokalizirana, stopnja korozije na eni točki pa se močno razlikuje od stopnje korozije na drugi točki. Zato lahko kvantitativno vrednotenje korozije temelji samo na veliki količini statističnega materiala in ne na rezultatih nekaj vzorcev. Drugo resno vprašanje pri ocenjevanju korozije je, kaj uporabiti kot standard. Izguba mase se redko uporablja, stopnja korozije pa se večinoma ocenjuje na podlagi izgube trdnosti, sprememb videza površine ali perforacij. Na splošno titan in titanove zlitine korodirajo počasi. Razen če nisi povsem neprimeren za te pogoje. Da bi pravilno ocenili delovanje titana, se testiranja pogosto izvajajo več deset dni ali celo let. V mnogih primerih titan in titanove zlitine sprva korodirajo hitro, nato upočasnjeno, na koncu pa se pogosto pojavi le šibka korozija. Toda v nekaterih primerih se titanove zlitine po določenem času spremenijo, struktura in lastnosti pa se dramatično spremenijo. Zato testi kratkotrajne uporabe niso povsem zanesljivi. Obstaja veliko metod hitrega testiranja, vendar na splošno velja, da hitrejši kot je test, manj zanesljivi so rezultati.

Titan spada med termodinamsko izjemno nestabilne kovine. Njegov standardni elektrodni potencial je {{0}},63 V. Površina je vedno prekrita s tanko in gosto folijo TiO2. Zato je potencial stabilnosti titana in titanovih zlitin ponavadi pozitiven. Na primer, stabilni potencial titana v morski vodi pri 25 stopinjah je približno 0,09 V. Potencial elektrode se večinoma izračuna na podlagi termodinamičnih podatkov. Zaradi različnih virov podatkov se lahko pojavijo različni podatki, kar je normalno.

Na površini titana in titanovih zlitin je vedno tanek oksidni film, ki naravno nastaja v zraku. Njegova odlična odpornost proti koroziji izhaja iz stabilnega, močnega oprijema in dobrega zaščitnega oksidnega filma, ki je vedno na njegovi površini. Odpornost proti koroziji zaščitne folije je izražena z razmerjem P/B. Le če je vrednost P/B večja od 1, ima zaščitni učinek. V nasprotnem primeru bo odpornost proti koroziji nizka, vendar ne sme biti večja od 2,5. Če je večja od te vrednosti, se tlačna napetost v oksidnem filmu poveča, kar lahko zlahka povzroči, da oksidni film poči in zmanjša odpornost proti koroziji. Optimalna vrednost je 1~2,5.

Titan bo v atmosferi ali vodni raztopini takoj oblikoval oksidni film. Debelina filma, ki nastane v atmosferi pri sobni temperaturi, je 1,2 nm ~ 1,6 nm in s časom raste. Povečala se bo na 5 nm po 70 dneh in se lahko zgosti na 8 nm ~ 9 nm po 545 dneh. . Umetno krepitev pogojev oksidacije, kot je segrevanje, dodajanje oksidantov ali eloksiranje, lahko pospeši oksidacijo, poveča debelino filma in izboljša odpornost proti koroziji.

Oksidni film na površini titana in titanovih zlitin na splošno ni enotna struktura, njegova sestava in struktura pa sta povezani s pogoji nastanka. Običajno je vmesnik med oksidnim filmom in okoljem večinoma TiO2, medtem ko je vmesnik med oksidnim filmom in kovino lahko večinoma TiO2, s prehodnimi plastmi različnih valenčnih stanj ali celo nestehiometričnih oksidov na sredini. To pomeni, da ima površinski oksidni film titana in titanovih zlitin zapleteno večplastno strukturo. Kar zadeva proces njihovega nastajanja, ga ni mogoče preprosto razumeti kot neposredno reakcijo med Ti in O2. Več raziskovalcev je predlagalo več mehanizmov nastajanja. Ruski učenjaki menijo, da najprej nastane hidrid, nato pa na hidridu nastane čisti oksidni film.