鈦合金的耐腐蝕性能
鈦和鈦合金的耐腐蝕性能鈦材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℃)、含有過氧化氫的氧化鈉溶液等。
鈦和鈦合金在濕氯氣中的耐蝕性超過其他常用金屬，這是因為氯具有強烈的氧化作用，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，但是實際經(jīng)驗指出，為了保證鈦設(shè)備在氧氣中安全使用，有時水質(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。
實際運行經(jīng)驗還表明，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℃以下也會發(fā)生劇烈反應(yīng)生成四氯化鈦，并有著火危險。鈦和鈦合金在干氯氣中的破壞一經(jīng)開始，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，在這個反應(yīng)系中生成穩(wěn)定化合物四氯化鈦與水不共存，會進(jìn)一步反應(yīng)，即
TiC14+4H20。Ti(OH)+4HC1
因此，關(guān)于氯與鈦的反應(yīng)可以作簡單的解釋：鈦與氯反應(yīng)會生成四氯化鈦：室溫時四氯化鈦是液體，其沸點為136。C，生成四氯化鈦的反應(yīng)伴隨著放熱過程。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)到鈦熔點時，鈦開始燃燒。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，但是在沸點及不充氣的情況下，鈦在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25％的甲酸中會受到嚴(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，而且會產(chǎn)生孔蝕，對于許多有機合成過程中所接觸的復(fù)雜有機介質(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)于不銹鋼陽其他結(jié)構(gòu)材料。 |
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