Titanyum ve titanyum alaşımlarının korozyonu

Titanyum numunelerinin veya iş parçalarının yüzeyinde tekdüze korozyon meydana gelir ve titanyum yüzeyine sıkı bir şekilde yapışan ve genellikle zamanla içe doğru genişlemeyen, tekdüze kalınlığa sahip bir korozyon ürünleri tabakası oluşturur, ancak istisnalar da vardır. Birçok aşındırıcı ortamda titanyumun korozyon performansı, alüminyum gibi koruyucu kaplamalı diğer metaller kadar iyi veya onlardan daha iyidir. Titanyumun korozyonu genellikle elektrolitik niteliktedir, dolayısıyla korozyon ile elektrot potansiyeli ve elektrodinamik akım arasında belirli bir ilişki vardır. Anodik ve katodik polarizasyon aynı zamanda korozyon mekanizmaları ve oranları üzerinde de güçlü bir etkiye sahiptir. Titanyumun elektriksel potansiyeli büyük ölçüde oksit filmin yalıtım özelliklerine bağlıdır. Bu nedenle titanyum yüzey oksit filminin özellikleri, korozyon direncinde belirleyici bir rol oynar. Oksit filmin yoğunluğunu, kalınlığını ve yalıtım özelliklerini iyileştirebilecek herhangi bir faktör, korozyon direncinin artmasına yardımcı olacaktır. Aksine, ister mekanik ister kimyasal olsun, oksit filmin etkili koruyucu özelliğini azaltan herhangi bir faktör, titanyumun korozyon direncinin önemli ölçüde düşmesine neden olacaktır.

Çoğu durumda titanyumun korozyonu doğada lokalizedir; bir noktadaki korozyonun boyutu, başka bir noktadaki korozyonun boyutundan önemli ölçüde farklıdır. Aralık korozyonu, boşluk korozyonu, gerilim korozyonu çatlaması vb.nin tümü lokal korozyondur. Aralık korozyonu genellikle flanşlar veya kıvrımlar arasında ve birikmeye yakın boşluklar arasında meydana gelir. Boşluk çok küçük veya çok büyükse bu gerçekleşmeyecektir. Kavitasyon korozyonu açıklıklarda meydana gelen bir korozyon türüdür. Bu tip korozyon CI-, Br-, I-plazma varlığında kolaylıkla meydana gelebilir. Gerilme korozyonu çatlaması, çekme gerilimi ve korozif ortamın birleşik etkisi altında iş parçalarında veya numunelerde meydana gelen bir tür korozyondur.

Aşındırıcı akışlı ortamda numunelerin veya iş parçalarının korozyon şekli, sıvının mekanik etkisiyle hızlanır, çünkü sıvı, korozyon ürünlerinin bir kısmını veya tamamını uzaklaştırabilir, yeni yüzeyleri açığa çıkarabilir ve korozyonu hızlandırabilir.

Benzer olmayan metal temas korozyonuna galvanik korozyon da denir. Aşındırıcı bir ortamda, farklı elektriksel potansiyele sahip iki metal veya yapısal bileşenin yerleştirilmesi. Elektriksel bir kısa devre meydana gelirse, potansiyeli düşük olan metal paslanır.

H2 veya H2 Crisp'i Emmek

Normal koşullar altında titanyum ve titanyum alaşımları her zaman H2 içerir. Eğer H2 bir malzemeden ekstrakte edilirse, ekstrakte edilen miktar katı çözelti limitini aştığında kırılgan hidritler oluşacak ve bu da hidrojenin kırılganlaşmasına yol açacaktır.

Çoğu durumda titanyum ve titanyum alaşımlarının korozyonu lokaldir ve bir noktadaki korozyon derecesi başka bir noktadaki korozyon derecesinden büyük ölçüde farklıdır. Bu nedenle korozyonun niceliksel değerlendirmesi, birkaç numunenin sonuçlarından ziyade yalnızca büyük miktarda istatistiksel malzemeye dayandırılabilir. Korozyonu değerlendirmede bir diğer ciddi konu da standart olarak neyin kullanılacağıdır. Kütle kaybı nadiren kullanılır ve korozyonun derecesi çoğunlukla mukavemet kaybına, yüzey görünümündeki değişikliklere veya deliklere göre değerlendirilir. Genel olarak konuşursak, titanyum ve titanyum alaşımları yavaş korozyona uğrar. Koşullara tamamen uygun olmadığınız sürece. Titanyumun performansını doğru bir şekilde değerlendirmek için testler genellikle onlarca gün, hatta yıllar boyunca yapılır. Çoğu durumda, titanyum ve titanyum alaşımları ilk başta hızlı bir şekilde paslanır, daha sonra yavaşlar ve sonunda yalnızca zayıf korozyon meydana gelir. Ancak bazı durumlarda titanyum alaşımları bir süre sonra dönüşüme uğrayacak ve yapı ve özellikler önemli ölçüde değişecektir. Bu nedenle kısa süreli kullanım testleri tamamen güvenilir değildir. Pek çok hızlı test yöntemi vardır ancak genel olarak konuşursak, test ne kadar hızlı olursa sonuçlar da o kadar az güvenilir olur.

Titanyum termodinamik açıdan son derece kararsız metallerden biridir. Standart elektrot potansiyeli {{0}},63V'tur. Yüzey her zaman ince ve yoğun bir TiO2 filmi ile kaplıdır. Bu nedenle titanyum ve titanyum alaşımlarının stabilite potansiyeli pozitif olma eğilimindedir. Örneğin titanyumun deniz suyunda 25 derecede kararlı olma potansiyeli yaklaşık 0,09V'tur. Elektrot potansiyeli çoğunlukla termodinamik verilere dayanarak hesaplanır. Farklı veri kaynakları nedeniyle farklı veriler görünebilir, bu normaldir.

Titanyum ve titanyum alaşımlarının yüzeyinde her zaman havada doğal olarak oluşan ince bir oksit filmi bulunur. Mükemmel korozyon direnci, yüzeyinde her zaman bulunan sağlam, güçlü yapışma ve iyi koruyucu oksit filminden gelir. Koruyucu filmin korozyon direnci P/B oranıyla ifade edilir. Ancak P/B değeri 1'den büyük olduğunda koruyucu etkisi olur. Aksi takdirde korozyon direnci düşük olacaktır ancak 2,5'tan büyük olamaz. Bu değerden büyükse oksit filmdeki basınç gerilimi artar, bu da oksit filmin kolaylıkla yırtılmasına ve korozyon direncinin azalmasına neden olabilir. Optimum değer 1~2,5'tir.

Titanyum atmosferde veya sulu çözeltide hemen bir oksit filmi oluşturacaktır. Oda sıcaklığında atmosferde oluşan filmin kalınlığı 1,2nm~1,6nm'dir ve zamanla büyür. 70 gün sonra 5 nm'ye yükselecek ve 545 gün sonra 8 nm ~ 9 nm'ye kadar kalınlaştırılabilecek. . Isıtma, oksidan ekleme veya anotlama gibi oksidasyon koşullarının yapay olarak güçlendirilmesi oksidasyonu hızlandırabilir, film kalınlığını artırabilir ve korozyon direncini geliştirebilir.

Titanyum ve titanyum alaşımlarının yüzeyindeki oksit filmi genellikle tek bir yapıda olmayıp, bileşimi ve yapısı oluşum koşullarıyla ilişkilidir. Genellikle, oksit film ile çevre arasındaki arayüz temel olarak TiO2'dir, oksit film ile metal arasındaki arayüz ise esas olarak TiO2 olabilir ve ortada farklı valans durumlarına sahip geçiş katmanları ve hatta stokiyometrik olmayan oksitler bulunur. Bu, titanyum ve titanyum alaşımlarının yüzey oksit filminin karmaşık, çok katmanlı bir yapıya sahip olduğu anlamına gelir. Oluşum süreçlerine gelince, bu sadece Ti ve O2 arasındaki doğrudan bir reaksiyon olarak anlaşılamaz. Birçok araştırmacı çoklu oluşum mekanizmaları önermiştir. Rus bilim adamları önce hidrürün üretildiğine ve ardından hidrit üzerinde saf bir oksit filminin oluştuğuna inanıyor.