خوردگی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم

خوردگی عمومی

خوردگی یکنواخت روی سطح نمونه های تیتانیوم یا قطعات کار رخ می دهد و لایه ای از محصولات خوردگی با ضخامت یکنواخت را تشکیل می دهد که محکم به سطح تیتانیوم چسبیده است و به طور کلی با گذشت زمان به سمت داخل منبسط نمی شود، اما استثناهایی وجود دارد. در بسیاری از محیط های خورنده، عملکرد خوردگی تیتانیوم به خوبی یا بهتر از فلزات دیگر (مانند آلومینیوم) با یک لایه محافظ است. خوردگی تیتانیوم معمولاً الکترولیتی است، بنابراین رابطه خاصی بین خوردگی و پتانسیل الکترود و جریان الکتروموتور وجود دارد. پلاریزاسیون آندی و کاتدی نیز تأثیر زیادی بر مکانیسم و ​​سرعت خوردگی دارد. پتانسیل تیتانیوم تا حد زیادی به خواص عایق فیلم اکسید بستگی دارد. بنابراین، ویژگی های فیلم اکسید روی سطح تیتانیوم نقش تعیین کننده ای در مقاومت به خوردگی آن دارد. همه عواملی که می توانند فشردگی فیلم اکسید را بهبود بخشند، ضخامت لایه اکسیدی را افزایش دهند و خواص عایق فیلم اکسید را بهبود بخشند، همگی برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی مفید هستند. در مقابل، هر عاملی که توانایی محافظت موثر فیلم اکسید را کاهش دهد، خواه مکانیکی یا شیمیایی باشد، باعث می شود مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم به شدت کاهش یابد.

خوردگی موضعی

خوردگی تیتانیوم در اکثر شرایط ماهیتی محلی دارد و درجه خوردگی در یک نقطه با نقطه دیگر کاملاً متفاوت است. خوردگی شکافی، خوردگی حفره ای، ترک خوردگی ناشی از تنش و غیره خوردگی موضعی هستند. خوردگی شکافی بیشتر در فلنج ها یا چین خوردگی ها و در شکاف های نزدیک رسوبات رخ می دهد و اگر شکاف خیلی کوچک یا خیلی بزرگ باشد این اتفاق نمی افتد. خوردگی حفره ای نوعی خوردگی است که در دهانه ایجاد می شود و در حضور پلاسماهای CI- Br- و I به راحتی رخ می دهد. ترک خوردگی تنشی نوعی خوردگی است که زمانی رخ می دهد که قطعه کار یا نمونه تحت اثر ترکیبی تنش کششی و محیط خورنده باشد.

سایش

شکل خوردگی نمونه یا قطعه کار در محیط جریان خورنده، به دلیل عملکرد مکانیکی سیال، خوردگی تسریع می‌شود، زیرا سیال می‌تواند بخشی یا تمام محصولات خوردگی را از بین ببرد، سطوح جدید را در معرض دید قرار دهد و خوردگی را تسریع کند.

خوردگی تماسی فلزات غیر مشابه را خوردگی گالوانیکی نیز می گویند. در یک محیط خورنده، دو فلز یا قطعه سازه ای با پتانسیل های متفاوت قرار می گیرند. در صورت اتصال کوتاه الکتریکی، فلز با پتانسیل پایین دچار خوردگی می شود.

مکش H2 یا H2 ترد

در شرایط عادی، تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم همیشه حاوی H2 هستند. اگر H2 از ماده استخراج شود، زمانی که مقدار استخراج از حد محلول جامد فراتر رود، هیدریدهای شکننده تشکیل می‌شوند که منجر به شکنندگی هیدروژن می‌شود.

در اکثر شرایط، خوردگی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم ماهیتی محلی دارد و در عین حال، درجه خوردگی در یک نقطه با نقطه دیگر بسیار متفاوت است. بنابراین، ارزیابی کمی خوردگی تنها می تواند بر اساس تعداد زیادی از مواد آماری باشد، نه نتایج چند نمونه. یکی دیگر از مشکلات جدی در ارزیابی خوردگی، استاندارد بودن آن است. از دست دادن جرم به ندرت استفاده می شود و درجه خوردگی بیشتر بر اساس کاهش استحکام، تغییرات ظاهری سطح یا سوراخ شدن ارزیابی می شود. به طور کلی، روند خوردگی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم کند است. مگر اینکه برای شرایطی که در آن هستید کاملاً نامناسب باشید. برای ارزیابی صحیح عملکرد تیتانیوم، معمولاً ده ها روز یا حتی چندین سال آزمایش طول می کشد. در بسیاری از موارد، تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم در ابتدا به سرعت خورده می شوند، سپس سرعت آنها کاهش می یابد و اغلب در پایان فقط خوردگی ضعیف رخ می دهد. با این حال، در برخی موارد، آلیاژ تیتانیوم پس از مدتی تغییر می کند و ساختار و عملکرد به شدت تغییر می کند. بنابراین، تست های استفاده کوتاه مدت کاملا قابل اعتماد نیستند. روش‌های تست با استفاده سریع بسیاری وجود دارد، اما به طور کلی، هرچه تست سریع‌تر باشد، قابلیت اطمینان نتایج کمتر می‌شود.

تیتانیوم یکی از ناپایدارترین فلزات از نظر ترمودینامیکی است. پتانسیل استاندارد الکترود آن {{0}}.63 ولت است و سطح همیشه با یک لایه TiO2 نازک و متراکم پوشیده شده است. بنابراین، پتانسیل پایدار تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم مثبت است. به عنوان مثال، تیتانیوم در یک پتانسیل پایدار در آب دریا در دمای 25 درجه حدود 0.09 ولت است. پتانسیل های الکترود بیشتر از داده های ترمودینامیکی محاسبه می شود و ممکن است داده های متفاوتی به دلیل منابع داده های مختلف ظاهر شود که طبیعی است.

سطح تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم همیشه دارای یک لایه نازک از فیلم اکسید است که به طور طبیعی در هوا تشکیل می شود. مقاومت عالی آن در برابر خوردگی ناشی از وجود یک چسبندگی پایدار، قوی و لایه اکسید محافظ خوب بر روی سطح است. . مقاومت به خوردگی این فیلم محافظ را می توان با نسبت P/B بیان کرد. فقط زمانی که مقدار P/B بزرگتر از 1 باشد می تواند محافظ باشد. در غیر این صورت، مقاومت در برابر خوردگی کم خواهد بود، اما نباید بیشتر از 2.5 باشد. اگر بیشتر از این مقدار باشد، تنش فشاری در لایه اکسیدی افزایش می یابد که به راحتی باعث پارگی لایه اکسید و کاهش مقاومت به خوردگی می شود. ، بهترین مقدار 1~2.5 است.

تیتانیوم بلافاصله یک لایه اکسیدی در اتمسفر یا محلول آبی تشکیل می دهد. ضخامت لایه تشکیل شده در اتمسفر در دمای اتاق 1.2nm ~ 1.6nm است و با گذشت زمان افزایش می یابد. بعد از 70 روز به 5 نانومتر و بعد از 545 روز به 8 تا 9 نانومتر افزایش می یابد. . شرایط اکسیداسیون تقویت شده مصنوعی، مانند گرم کردن، افزودن اکسیدان یا اکسیداسیون آندی و غیره، می تواند اکسیداسیون را تسریع کند، ضخامت فیلم را افزایش دهد و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشد.

فیلم اکسید روی سطح تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم به طور کلی یک ساختار واحد نیست و ترکیب و ساختار آن به شرایط تشکیل مربوط می شود. معمولاً سطح مشترک بین فیلم اکسید و محیط عمدتاً TiO2 است و سطح مشترک بین فیلم اکسید و فلز ممکن است تحت سلطه TiO2 باشد و وسط یک لایه گذار از حالت های ظرفیت مختلف یا حتی یک اکسید غیر استوکیومتری است. که به معنی تیتانیوم است و فیلم اکسید سطحی آلیاژ تیتانیوم یک ساختار چند لایه پیچیده است. در مورد فرآیند تشکیل آنها، نمی توان آن را به سادگی به عنوان واکنش مستقیم Ti و O2 درک کرد. برخی از محققان مکانیسم های شکل گیری مختلفی را پیشنهاد کرده اند. محققان روسی معتقدند که ابتدا هیدریدها تشکیل می شوند و سپس یک لایه اکسید خالص روی هیدریدها تشکیل می شود.

تلفن: به علاوه 8618992731201

فکس: 0917-3873009

پست الکترونیک:zhangjixia@bjygti.com

افزودن: 1502، بلوک A، ساختمان چوانگ یی

شماره 195، خیابان گاوکسین، منطقه توسعه فناوری پیشرفته، شهر بائوجی، شانشی، چین