
鈦的應(yīng)用是從航空航天等方面開(kāi)始,逐漸向通用工業(yè)推廣的。在航天領(lǐng)域,基于優(yōu)先考慮力學(xué)性能,開(kāi)發(fā)出許多鈦合金。但在防腐工程中,腐蝕是頭等重要的性能,主要采用工業(yè)純鈦。在不注明的情況下,一般選用TA2。鈦的耐腐蝕性起于其表面的一層穩(wěn)定的保護(hù)性好,結(jié)合力強(qiáng)的氧化膜。鈦的新鮮表面一旦暴露在大氣或水溶液中,立即會(huì)自動(dòng)形成新氧化膜。在室溫大氣中膜厚為1.2~1.6µm,幾十天后可以自然增厚到5µm,一兩年后在大氣中可以增厚超于10µm.強(qiáng)化氧化(加熱,HNO3或CrO3等氧化劑,陽(yáng)極氧化)條件可以加速膜的生長(zhǎng)。
鈦表面氧化膜是一種多層結(jié)構(gòu)的氧化膜。從氧化膜表面的TiO2逐漸過(guò)渡經(jīng)過(guò)Ti2O3,在氧化物和金屬界面以TiO為主。
鈦在高溫下會(huì)與間隙元素反應(yīng),如氫,氮,氧,碳。
一、工業(yè)純鈦的物理性質(zhì)
二、工業(yè)純鈦晶體結(jié)構(gòu)
工業(yè)純鈦在常溫下的晶體結(jié)構(gòu)是密排六方結(jié)構(gòu)(α),,在超于883oC,工業(yè)純鈦成為體心立方結(jié)構(gòu)(β)。鈦由于它在常溫下密排六方結(jié)構(gòu),它有明顯的各向異性特點(diǎn),它的機(jī)械力學(xué)性能在不同的方向有所不相同。
三、鈦加工特點(diǎn)
工業(yè)純鈦可用通用設(shè)備切削。但由于鈦的化學(xué)活性大(在空氣中容易氧化),保護(hù)膜和材料本身導(dǎo)熱性差,對(duì)工具表面有較高的粘接性,所以切削速度宜小,深度宜大。工業(yè)純鈦可在熱態(tài)下加工成型,如彎管,脹管,拉把和彎邊等,一般加熱到200~400oC時(shí)操作。鈦主要焊接方式為氬弧焊,注意氬氣保護(hù)好焊溶池和熱影響區(qū)。鈦也能很好用高速自動(dòng)等離子焊的方式來(lái)完成。不加焊絲的焊接方式,熱影響區(qū)小。
四、鈦的耐腐蝕性能
不銹鋼雖是典型的耐腐蝕金屬材料,但他在氯化物介質(zhì)中容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕和應(yīng)力腐蝕,在很多介質(zhì)中對(duì)晶間腐蝕比較敏感。鈦正好彌補(bǔ)了不銹鋼的不足之處。當(dāng)然,鈦也不是萬(wàn)能的耐腐蝕材料。一般而論,與其他有保護(hù)的鈍化膜的金屬一樣,鈦的保護(hù)氧化膜處于穩(wěn)定狀態(tài)的介質(zhì)就使鈦維持耐腐蝕性能。這些介質(zhì)有海水,污水,氯化物溶液,氧化性溶液,濃度低于3%的鹽酸和低于4%的硫酸等。在還原性酸溶液和強(qiáng)氧化性介質(zhì),鈦的氧化膜會(huì)遭到破壞,所以鈦在氫氟酸,氟硼酸,氟硅酸和大于4%的硫酸里是不耐腐蝕的。
五、鈦在以下介質(zhì)的耐腐蝕性:
氯氣:對(duì)濕氯氣鈦有很好的耐腐蝕性。但對(duì)干氯氣,鈦的耐腐蝕性很差。干氯氣會(huì)對(duì)鈦產(chǎn)生劇烈腐蝕作用,會(huì)引起鈦的自燃,導(dǎo)致鈦設(shè)備爆炸。
氯化物:除了高溫和高濃度的ZnCl2,AlCl3和CaCl2之外,鈦在各種氯化物溶液中的腐蝕速度都很低。鈦在大部分氯化物溶液中主要腐蝕形式是縫隙腐蝕,因此只要存在各種形式的縫隙,鈦的應(yīng)用可能不在一般腐蝕數(shù)據(jù),而在于縫隙腐蝕的嚴(yán)重性,為了改進(jìn)鈦的耐縫隙腐蝕性能,研制了鈦7(鈦-鈀),鈦26(鈦-釕)和鈦12(鈦-鎳-鉬) 等耐腐蝕鈦合金。同時(shí)鈦7(鈦-鈀合金)對(duì)以上3種介質(zhì)ZnCl2,AlCl3和CaCl2有良好的耐腐蝕性。
溴,碘和氟:鈦對(duì)于溴和碘的耐腐蝕性與氯相似,只要有一定水含量或水溶液,鈦是很耐腐蝕的。但鈦不能與氟接觸,也不能用在氟化物溶液中。
海水:工業(yè)純鈦是用在海水,自然水或高溫水蒸汽的理想金屬材料。由于海水含有其它雜質(zhì),鈦7合金(美標(biāo))有更好的耐腐蝕性通常用在海水蒸發(fā)氣上。
氫:鈦具有很強(qiáng)的吸氫力,會(huì)形成脆性氫化物。所以要盡量避免氫氣產(chǎn)生的來(lái)源。
來(lái)源有: 1.在還原氣體下作熱處理產(chǎn)生的氫氣。2.在潮濕的環(huán)境下焊接產(chǎn)生的氫氣。 3.在水溶液中腐蝕產(chǎn)生的氫氣。4.在酸洗過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣,尤其是在氫氟酸中。5.在電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣。酸:鈦用于濃度低于3%的鹽酸和低于4%的硫酸等。在還原性酸溶液和強(qiáng)氧化性介質(zhì),鈦的氧化膜會(huì)遭到破壞,所以鈦在氫氟酸,氟硼酸,氟硅酸和大于4%的硫酸里是不耐腐蝕的。在大多數(shù)稀酸和帶有抑制劑(如Cu2+,Fe3+)的稀酸。 鈦不能用在發(fā)煙硝酸或干的鹵素中。有機(jī)酸:鈦用于醋酸,乙酸,對(duì)苯二酸(PTA) 無(wú)機(jī)酸:鈦用于硝酸,鹽酸(稀酸和氧化狀態(tài)),硫酸(稀酸和氧化狀態(tài))尿素:鈦對(duì)尿素有較好的耐腐蝕性,但不如鋯材。
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