鈦合金棒在有機化合物及二氧化硫等物質中的耐腐蝕性

1、無機酸

硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸是工業(yè)上最常見的無機酸介質。一般說來，鈦合金棒在氧化性介質中（如硝酸，鉻酸，次氯酸和高氯酸等）的耐腐蝕性較好，而在還原性酸中（如稀硫酸溶液，鹽酸溶液等），由于氧化膜的鈍性遭到破壞，腐蝕速度比較大，并且隨溫度和濃度的升高而增加。在還原性酸中，重金屬鹽的添加可以起到明顯的緩蝕作用，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合金也比工業(yè)純鈦的耐腐蝕性提高很多。

硝酸作為氧化性酸的典型代表，鈦在各種條件下的腐蝕速度，可以預計都是很低的，事實證明鈦是硝酸溶液加熱設備的最佳金屬材料。鈦制換熱器經受193℃左右的60%硝酸，使用多年未發(fā)現(xiàn)腐蝕。在沸騰的40%和68%的硝酸中，開始有一些腐蝕，經過短時間之后鈦的鈍性恢復了，腐蝕速度又明顯降低，可能與鈦離子的緩蝕作用有關系。

在輸送和生產硝酸時，鈦具有廣泛的應用，此時不銹鋼顯示均勻腐蝕或晶間腐蝕。在沸騰溫度以下的硝酸中鈦是很耐腐蝕的。但是在高溫的硝酸中，鈦的耐腐蝕性取決于硝酸的純度。在高溫的純硝酸溶液或硝酸蒸氣下，當硝酸濃度處于20%～60%時腐蝕比較明顯一些。各種金屬離子即使含量很低，如Si、Cr、Fe、Ti等，也有減緩鈦在高溫硝酸溶液中的腐蝕作用。在高溫硝酸溶液中，鈦比不銹鋼顯示出更強的耐腐蝕性。鈦的腐蝕產物（Ti4+），是一個非常好的硝酸腐蝕的緩蝕劑。

雖然鈦一般對于各種濃度和溫度的硝酸都是耐腐蝕的，但是必須指出的是，鈦在發(fā)煙硝酸中具有著火的危險，國內外均有這方面的事故報道，所以不能用于發(fā)煙硝酸系統(tǒng)中。該事故的研究結果已經表明，著火反應總是緊接著激烈的腐蝕作用而發(fā)生的。腐蝕作用是在晶間發(fā)生的，并且留下非常分散的細小的鈦顆粒，從而在氧化劑（如發(fā)煙硝酸）存在下引起著火。研究已經證明，著火反應是在水含量低于1.34%和NO2含量高于6%的情況下發(fā)生的。

在常溫的通空氣的硫酸中，工業(yè)純鈦只能耐5%以下的硫酸溶液，如果溫度下降到0℃左右，則硫酸濃度可以提高到20%。如果溫度提高到溶液沸騰，則硫酸濃度可以提高到20%。如果溫度提高到溶液沸騰，則硫酸濃度即使降到0.5%也仍然會腐蝕的。在相同溫度下，硫酸溶液中通入氮氣，鈦的腐蝕速度明顯大于通空氣的情況。這種腐蝕規(guī)律在其他還原性無機酸中基本上相同。

在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐7%以下的鹽酸溶液，溫度升高耐腐蝕性顯著下降。而鈦鎳鉬合金可以耐9%的鹽酸溶液，鈦鈀合金可以達到27%。高價重金屬離子，如鐵、鎳、銅、鉬等，可以顯著提高鈦的耐腐蝕性，這是濕法冶金工業(yè)中鈦已經成功用于鹽酸系統(tǒng)的原因。

在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐30%以下的磷酸溶液。溫度升高到60℃，則濃度下降到大約10%。在溫度100℃時，磷酸濃度只能保持在2%左右，溫度到達沸騰則又不加速鈦的腐蝕。

2、有機酸及有機化合物

鈦在有機化合物中的腐蝕速度，通常都是相當耐腐蝕的，但是它的實際耐腐蝕性還是與有機酸溶液的還原性與氧化性的大小有關系的?，F(xiàn)在知道的有機酸中，只有為數不多的幾個會腐蝕鈦材，例如不通空氣的熱甲酸、熱草酸、濃三氯乙酸等。而一旦通入空氣之后，鈦的腐蝕速度又明顯下降了。有機化合物介質的含水量和空氣都有利于鈦維持其鈍性，高溫和無水的環(huán)境應該注意到有機化合物分解放氫的可能，這有可能導致鈦的吸氫和氫脆的危險。盡管鈦在有機化合物介質中的腐蝕并不嚴重，但是必須充分注視氫脆與應力腐蝕的敏感性。

鈦可以耐廣泛濃度和溫度的乙酸，并且已經用在204℃和67%的對苯二酸和己二酸中。在檸檬酸、酒石酸、單寧酸、乳酸等有機酸中都有很好的耐腐蝕性。

3、堿

鈦及鈦合金加工材在堿和堿性介質中具有很強的耐腐蝕性。不論是氫氧化鈉、氫氧化鉀，還是氨水、氫氧化鈣、氫氧化鈣、氫氧化鎂，都是很耐腐蝕的。鈦在沸騰的飽和氫氧化鈣、氫氧化鎂和氨水中，腐蝕速度幾乎為0。在高溫高濃度的氫氧化鈉溶液中，如188℃的50%-73%溶液，腐蝕速度才可能超過1.09mm/a。盡管如此，鈦在高溫堿溶液中的氫脆敏感性不能忽視。當溫度超過77℃，堿溶液的pH值大于12時，鈦在堿溶液中的吸氫和氫脆可能性特別應予以注意。

4、氫氣氛

鈦棒在含氫氣的環(huán)境中很容易吸收氫，氫脆是鈦的及其危險的破壞現(xiàn)象。當溫度低于80℃時，只要沒有大的拉應力，鈦的吸氫速度極慢，基本上沒有氫脆的危險。在無水的高溫高壓純氫環(huán)境中，鈦具有嚴重的吸氫傾向并導致氫脆。氫氣中的水含量可以顯著阻止鈦的吸氫作用。當氫氣氛中水含量大于2%時，吸氫量已經很小，當水含量大于22%以后，吸氫量基本上都等于0。

鈦的表面狀態(tài)對于吸氫的影響很大，其表面氧化膜的完整性，是氫向鈦基體擴散滲透的有效屏障。數據表明，陽極氧化的鈦由于陽極氧化膜的有效屏障作用，吸氫量大幅度下降，甚至達到完全阻止吸氫作用。盡管如此，鈦仍然不推薦在純氫的環(huán)境中使用，即使陽極氧化的鈦也是如此，因為只要陽極氧化膜局部損壞就會導致不可挽回的破壞性后果。

5、氧氣氛

鈦在371℃以下可以抵抗空氣的熱氧化，表面生成淺黃色氧化膜。當溫度升到426℃，隨著熱氧化膜厚度的增加，表面變成藍色。溫度繼續(xù)上升到426℃以上，隨著時間的延長生成很厚的氧化膜。當溫度達到649℃以上之后，鈦不再具有抗氧化能力，由于吸收大量的氧引起鈦材的發(fā)脆。

鈦可以耐受各種大氣的腐蝕，在海洋大氣中曝露24年，其平均腐蝕速度可以忽略不計。但是在高氧含量的氣氛中，應該密切注意著火和燃燒的可能。國外報道，環(huán)境的氧含量低于35%時不會發(fā)生著火，但是只要一旦起燃，即使氧含量低于35%也會迅速發(fā)展。著火危險往往發(fā)生在鈦的新鮮表面，如斷裂面或擦傷面等。

6、氮和氨氣氛

鈦與538℃以上的純氮反應生成金黃色的氮化鈦表面膜，溫度高于816℃由于氮化鈦的擴散引起鈦的變脆。

在室溫鈦不被無水的液態(tài)氨腐蝕，在40℃的腐蝕速度也極低，另外也不受氨氣氛的影響。但是氨氣在150℃以上分解，生成氫和氮，此時存在氫脆的可能性。實驗已經表明220℃以上的氨氣氛中表面形成氫化物剝落，腐蝕速度達到11.2mm/a。

7、二氧化硫和硫化氫氣氛

鈦在二氧化硫和硫化氫氣氛中是耐腐蝕的。在硫化氫氣體或硫化氫溶液中未發(fā)現(xiàn)腐蝕、吸氫或應力腐蝕開裂的問題。在溫度高達260℃的硫化氫環(huán)境中，沒有呈現(xiàn)鈦的全面腐蝕和點腐蝕跡象。與鐵形成電偶（包括鐵污染）時硫化氫可能促進鈦的吸氫作用，應該引起充分注意。