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鈦在多種無機酸中的耐腐蝕性能

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金 發布時間:2014-12-19 12:44:09
在稀鹽酸、硫酸和磷酸中,溶解的比鐵緩慢得多。隨著濃度的增加,特別是在溫度升高時,鈦溶解的速度顯著加快,在氫氟酸和硝酸的混合物中鈦溶解得很快。但是有機酸中除了甲酸、草酸和相當濃度的檸檬酸之外,鈦都不會被腐蝕。例如在乙二酸、丁酸、乳酸、順丁烯二酸、羥基丁二酸(苯果酸)、丹寧酸和酒石酸等有機酸中,鈦的耐蝕性很強。
 
硝酸是一種氧化性酸,鈦在硝酸中,其表面能保持一層致密的氧化膜,隨著硝酸濃度的提高,這層表面膜呈現微黃、淡黃、土黃、棕黃到藍色的各種干涉色。氧化膜的完整性是維持鈦耐蝕性的必要條件。因此,鈦在硝酸中有十分優良的耐腐蝕性,鈦的腐蝕速率隨著硝酸溶液的溫度升高而增大,溫度在190~230。C,濃度在20%~70%之間,其腐蝕速率最高可達近10mm/a。圖2—12為鈦在高溫硝酸中腐蝕速率。但是硝酸溶液中加人少量含硅化合物,可抑制高溫硝酸對鈦的腐蝕。例如,在40%的高溫硝酸溶液中加入聚硅氧烷油后,腐蝕速率可降低到幾乎等于零。也有資料介紹,在500。C以下,鈦在40%~80%的硝酸溶液和蒸氣中具有高度的耐蝕性。相反,在硝酸中加入磷化物則導致鈦腐蝕加速,利用的這一特性可以配制它的酸洗液。在發煙硝酸中,當含有二氧化碳在2%以上時,由于含水量不足引起強烈的放熱反應,而導致揮發。鈦與硝酸之間發生揮發的可能性與硝酸中N02和水的含量關系.如圖2—13所示。但是鈦在80%或更低的濃度的硝酸中不會發生揮發,在170q2、(20%~80%)HN0,中的試驗已證實了這一結論。鈦在80%以上高溫硝酸中應用的可能性,從安全考慮,尚需作進一步研究,在低于500℃的溫度下,鈦在硝酸鹽的熔融混合物(50%KN03+50%NaN02和40%NaN03+7%KN03+53%NaN02)中不會燃燒反應的傾向。   
 
硫酸是強還原性酸,鈦對低溫低濃度的硫酸溶液有一定的耐腐蝕能力,在0℃時,可耐濃度達20%的硫酸腐蝕,隨著酸的濃度和溫度的升高,腐蝕率增加。因此鈦在硫酸中的穩定性差,甚至在溶解氧室溫下,鈦只能耐5%的硫酸腐蝕,在100℃下,鈦只能耐0.2%的硫酸腐蝕,氯對鈦在硫酸中的腐蝕有抑制作用。但在90℃,硫酸濃度為50%時,氯反而引起鈦腐蝕加速,甚至引起著火。鈦在硫酸中的耐腐蝕性可通過向溶液中通入空氣、氮氣或添加氧化劑、高價重金屬離子來改善。能起緩作用的主要添加劑是高價鐵、高價銅、Ti4+、鉻酸銀、二氧化錳、硝酸、氯氣以及有機緩蝕劑僅一亞硝基化合物,醌和蒽醌衍生物還有某些絡合型緩蝕劑。總體來說,鈦在硫酸中無太大的實用價值。
 
鹽酸是還原性酸,鈦在鹽酸中,即使在室溫下,它的穩定性也比較差。腐蝕率隨酸溶液的濃度和溫度的升高而逐漸增加。因此,鈦材一般適應于常溫3%和100℃、0.5%的鹽酸溶液中工作,鈦雖然不耐鹽酸溶液的腐蝕,但也可通過合金化,陽極鈍化和添加緩蝕劑等方法來提高鈦材的耐腐蝕能力。屬于強氧化無機化合物類鈦的最有效緩蝕劑有硝酸、重鉻酸鉀、次氯酸鈉、氯氣、氧以及高價重金屬離子(主要是Fe¨、Cu’2+、少量的貴金屬);有機緩蝕劑有氧化性有機化合物,偶氯化合物、醌和蒽醌衍生物、雜環化合物、絡合型緩蝕劑,所以在生產實踐中,仍有使用價值。   
 
酸也屬于還原性酸。鈦在磷酸中的腐蝕率比鹽酸或硫酸低,但比硝酸高。鈦一般適用于20。C、30%或35℃、20%通氣或不通氣磷酸。鈦在磷酸中的耐蝕隨酸濃度與溫度的升高而漸增,這與鈦鹽酸中的情況相似。
 
鈦在磷酸中發生如下腐蝕反應,即2Ti+2H,P04=2TiP04+2H:。
 
與鈦在硫酸、鹽酸中的情況相似,磷酸中加入氧化劑或其他緩蝕劑有利于改善鈦在磷酸中的耐蝕性。銀、汞也有利于改善,鈦在磷酸中的耐蝕性,硝酸亦是有效的氧化劑。氫氟酸和氟硅酸是最強的腐蝕介質,即使在常溫極稀的氫氟酸中,鈦也會遭到激烈的腐蝕。因此,在氫氟酸中完全不能應用。鈦不僅在氫氟酸中遭到迅速腐蝕,而且在含氟的酸性介質(如氟硅酸、氟硼酸)中亦會遭到強烈腐蝕。鈦與氫氟酸的腐蝕反應為Ti+6HF=TiF,+3H,。TiF,是多孔的腐蝕產物,無任何保護作用,因而腐蝕以很快速發展,鈦在與氫氟酸與鹽酸或硫酸的混酸中更易溶解。除因濃酸與金屬相互作用使鈦腐蝕外,F一與Ti4+的絡合作用加速了鈦的溶解,這一反應為
 
Ti+6HF=TiF64+2H++2H2在其他酸,如氫溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸中加入少量可溶性氟化物使鈦的腐蝕率增加幾十倍。酸性氟化物溶液,如NaF、KHF:也會使鈦遭到嚴重的腐蝕。在氫氯酸中尚沒找到理想的緩蝕劑。
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