קורוזיה של טיטניום וסגסוגות טיטניום

קורוזיה אחידה מתרחשת על פני השטח של דגימות טיטניום או חלקי עבודה, ויוצרת שכבה של מוצרי קורוזיה בעובי אחיד הנצמדת קרוב למשטח הטיטניום ובדרך כלל אינה מתרחבת פנימה לאורך זמן, אך ישנם יוצאים מן הכלל. במדיות קורוזיביות רבות, ביצועי הקורוזיה של טיטניום טובים או טובים יותר ממתכות אחרות עם ציפוי מגן, כגון אלומיניום. קורוזיה של טיטניום היא בדרך כלל אלקטרוליטית באופייה, ולכן יש קשר מסוים בין קורוזיה ופוטנציאל האלקטרודה לזרם האלקטרודינמי. לקיטוב אנודי וקתודי יש גם השפעה חזקה על מנגנוני וקצבי קורוזיה. הפוטנציאל החשמלי של טיטניום תלוי במידה רבה בתכונות הבידוד של סרט התחמוצת. לכן, המאפיינים של סרט תחמוצת משטח טיטניום ממלאים תפקיד מכריע בעמידותו בפני קורוזיה. כל גורם שיכול לשפר את הצפיפות, העובי ותכונות הבידוד של סרט התחמוצת יעזור לשפר את עמידות בפני קורוזיה. להיפך, כל גורם שמפחית את יכולת ההגנה האפקטיבית של סרט התחמוצת, בין אם הוא מכני או כימי, יגרום לירידה דרמטית בעמידות הקורוזיה של טיטניום.

ברוב המקרים קורוזיה של טיטניום היא מקומית בטבעה, כאשר מידת הקורוזיה בנקודה אחת שונה משמעותית ממידת הקורוזיה בנקודה אחרת. קורוזיה של חריצים, קורוזיה חללים, פיצוח קורוזיה במתח וכו' הם כולם קורוזיה מקומית. קורוזיה של חרקים מתרחשת בדרך כלל בין אוגנים או קפלים ובין פערים ליד הצטברות. זה לא יקרה אם הפער קטן מדי או גדול מדי. קורוזיה קוויטציה היא סוג של קורוזיה המתרחשת בפתחים. סוג זה של קורוזיה יכול להתרחש בקלות בנוכחות CI-, Br-, I-פלזמה. פיצוח קורוזיה במתח הוא סוג של קורוזיה המתרחשת בחלקי עבודה או בדגימות תחת פעולה משולבת של מתח מתיחה וסביבה קורוזיבית.

צורת הקורוזיה של דגימות או חלקי עבודה במדיה זורמת קורוזיבית מואצת על ידי הפעולה המכנית של הנוזל, מכיוון שהנוזל יכול לקחת חלק או את כולם ממוצרי הקורוזיה, לחשוף משטחים חדשים ולהאיץ קורוזיה.

קורוזיה שונה במגע מתכת נקראת גם קורוזיה גלוונית. בסביבה קורוזיבית, הצבת שני רכיבים מתכתיים או מבניים בעלי פוטנציאל חשמלי שונה. אם מתרחש קצר חשמלי, המתכת בעלת הפוטנציאל הנמוך יותר תתכלה.

מוצץ H2 או H2 פריך

בנסיבות רגילות, טיטניום וסגסוגות טיטניום תמיד מכילים H2. אם H2 מופק מחומר, הידרידים שבירים ייווצרו כאשר הכמות המופקת חורגת מגבול התמיסה המוצקה, מה שמוביל להתפרקות מימן.

ברוב המקרים, הקורוזיה של טיטניום וסגסוגות טיטניום היא מקומית, ומידת הקורוזיה בנקודה אחת שונה מאוד ממידת הקורוזיה בנקודה אחרת. לכן, הערכה כמותית של קורוזיה יכולה להתבסס רק על כמות גדולה של חומר סטטיסטי ולא על תוצאות של כמה דגימות. בעיה רצינית נוספת בהערכת קורוזיה היא במה להשתמש כסטנדרט. אובדן מסה משמש לעתים רחוקות, ומידת הקורוזיה נשפטת בעיקר על סמך אובדן חוזק, שינויים במראה פני השטח או נקבים. באופן כללי, טיטניום וסגסוגות טיטניום מתכלות לאט. אלא אם אתה לגמרי לא מתאים לתנאים. כדי להעריך כראוי את הביצועים של טיטניום, הבדיקות מתבצעות לעתים קרובות במשך עשרות ימים או אפילו שנים. במקרים רבים, טיטניום וסגסוגות טיטניום מתכלות במהירות בהתחלה, ואז מאטים, ולבסוף מתרחשת לעתים קרובות רק קורוזיה חלשה. אבל במקרים מסוימים, סגסוגות טיטניום יעברו טרנספורמציה לאחר פרק זמן, והמבנה והמאפיינים ישתנו באופן דרמטי. לכן, בדיקות שימוש לטווח קצר אינן אמינות לחלוטין. ישנן שיטות בדיקה מהירות רבות, אך באופן כללי, ככל שהבדיקה מהירה יותר, כך התוצאות פחות אמינות.

טיטניום היא אחת המתכות התרמודינמיות הבלתי יציבות ביותר. פוטנציאל האלקטרודה הסטנדרטי שלו הוא {{0}}.63V. המשטח מכוסה תמיד בסרט TiO2 דק וצפוף. לכן, פוטנציאל היציבות של טיטניום וסגסוגות טיטניום נוטה להיות חיובי. לדוגמה, הפוטנציאל היציב של טיטניום במי ים ב-25 מעלות הוא בערך 0.09V. פוטנציאל האלקטרודה מחושב בעיקר על סמך נתונים תרמודינמיים. עקב מקורות נתונים שונים, נתונים שונים עשויים להופיע, וזה נורמלי.

תמיד יש סרט תחמוצת דק על פני השטח של טיטניום וסגסוגות טיטניום, שנוצר באופן טבעי באוויר. העמידות המצוינת בפני קורוזיה מגיעה מהדבקה יציבה, חזקה וסרט תחמוצת מגן טוב שקיים תמיד על פני השטח שלו. עמידות הקורוזיה של הסרט המגן מתבטאת ביחס P/B. רק כאשר ערך P/B גדול מ-1 יש לזה אפקט מגן. אחרת, עמידות בפני קורוזיה תהיה נמוכה, אך היא לא יכולה להיות גדולה מ-2.5. אם הוא גדול מערך זה, מתח הלחיצה בסרט התחמוצת גדל, מה שיכול בקלות לגרום לסרט התחמוצת להיקרע ולהפחית את עמידות בפני קורוזיה. הערך האופטימלי הוא 1~2.5.

טיטניום יוצר מייד סרט תחמוצת באטמוספרה או בתמיסה מימית. עובי הסרט הנוצר באטמוספירה בטמפרטורת החדר הוא 1.2 ננומטר ~ 1.6 ננומטר, וגדל עם הזמן. זה יגדל ל-5 ננומטר לאחר 70 ימים וניתן לעבות ל-8 ננומטר ~ 9 ננומטר לאחר 545 ימים. . חיזוק מלאכותי של תנאי חמצון, כגון חימום, הוספת חומרי חמצון או אילגון, יכול להאיץ את החמצון, להגדיל את עובי הסרט ולשפר את העמידות בפני קורוזיה.

סרט התחמוצת על פני השטח של סגסוגות טיטניום וטיטניום אינו בדרך כלל מבנה אחד, והרכבו ומבנהו קשורים לתנאי ההיווצרות. בדרך כלל, הממשק בין סרט התחמוצת לסביבה הוא בעיקר TiO2, בעוד שהממשק בין סרט התחמוצת למתכת עשוי להיות בעיקר TiO2, עם שכבות מעבר של מצבי ערכיות שונים או אפילו תחמוצות לא סטוכיומטריות באמצע. משמעות הדבר היא שלסרט תחמוצת פני השטח של טיטניום וסגסוגות טיטניום יש מבנה רב-שכבתי מורכב. באשר לתהליך היווצרותם, אי אפשר פשוט להבין אותו כתגובה ישירה בין Ti ל-O2. מספר חוקרים הציעו מנגנוני היווצרות מרובים. חוקרים רוסים מאמינים שהידריד נוצר תחילה, ולאחר מכן נוצר סרט תחמוצת טהור על ההידריד.