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钛材在弱酸性氧化物溶液中的耐腐蚀性能

发布日期:2018-10-23 作者: 点击:

 钛材的耐腐蚀性能在中性或弱酸性的氧化物溶液中有高度的稳定性,例如,钛和钛合金在100℃FeCl100℃的CuC12中、100℃的HgC1:(所有浓度)中、60%的AlCl2及100℃的所有浓度NaCl中都稳定,钛的许多其他金属的氧化物中,在100%一氧乙酸和100%的二氧乙酸中也是稳定的,因而使钛及钛合金在上述溶液中获得了广泛应用。钛和钛合金对于含离子的氧化剂溶液也有高度的稳定性,如100qC的次亚氯酸钠溶液、氧水、气体(达75℃)、含有过氧化氢的氧化钠溶液等。

  钛材在湿氯气中的耐蚀性超过其他常用金属,这是因为氯具有强烈的氧化作用,钛和钛合金在湿氯中能处于稳定的钝态,为了维持钛在氯气中的钝性,需要一定的含水量。临界含水量与氧气压力、流速、温度等因素有关,也与钛设备或零部件的形状尺寸以及钛表面机械损坏程度有关,因此,文献中关于钛在氧气中钝化的临界含水量是不一致的,一般认为,质量分数为0.01%~0.05%可作为钛在氧气中的临界含水量,但是实际经验指出,为了保证钛设备在氧气中安全使用,有时水质量分数为0.6%也不够,需要高达1.5%。临界含水量还随氯气温度升高及气流速度降低而相应增加。实际运行经验还表明,钛和钛合金的表面氧化膜遭到破坏后,需要较高的含水量才能使钛和钛合金重新钝化。

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  钛和钛合金在干氯气中,甚至在0℃以下也会发生剧烈反应生成四氯化钛,并有着火危险。钛和钛合金在干氯气中的破坏一经开始,反应是崩溃性的,再加入水也不能阻止反应的进行。关于钛在氯气干、湿界区的行为尚未完全弄清,根椐热力学分析,钛与氯在室温不能以平衡状态存在,根据热力学自由能可知,在这个反应系中生成稳定化合物四氯化钛与水不共存,会进一步反应,即TiC14+4H20。Ti(OH)+4HC1

  因此,关于氯与钛的反应可以作简单的解释:钛与氯反应会生成四氯化钛:室温时四氯化钛是液体,其沸点为136。C,生成四氯化钛的反应伴随着放热过程。如果氯气处于干燥状态,释放大量的热使反应达到很高的温度,当温度达到钛熔点时,钛开始燃烧。此后,只要有足够的于氯,反应将激烈进行,直到反应物耗尽。但是,如果氯气中有足够的水分,四氯化钛会与水作用生成氢氧化钛,它是一种非挥发性的物质,而且成为一种膜牢固附着在钛的表面,这一反应是极稳定的反应,而且表面膜在湿氯中极为稳定。因而钛在湿氯中具有优异的耐蚀性,其稳定性与氯气中含水量密切相关。

  钛和钛合金在汽油、甲苯、苯酚、甲醛、三氯乙烷、醋酸、柠檬酸、一氯代乙骏等中具有较高的耐腐蚀性,但是在沸点及不充气的情况下,钛在质量分数小于25%的甲酸中会受到严重腐蚀,在含乙酸酐的溶液中,钛不仅受到严重的全面腐蚀,而且会产生孔蚀,对于许多有机合成过程中所接触的复杂有机介质,如在生产环氧丙烷、苯酚、丙酮、氯代乙酸等化学介质中,钛和钛合金的耐蚀性优于不锈钢阳其他结构材料。


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