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钛及钛合金与酸性溶液的反应

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金 发布时间:2014-10-22 14:07:39

常温下的化学活性很小,能与氢氟酸等少数几种物质发生反应,但温度增加时钛的活性迅速增加,特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的,但是,粉末钛在空气中可引起自燃。钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。钛中杂质的存在,显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质,它们可以使钛晶格发生畸变,而影响钛的的各种性能。钛的冶炼过程一般都在800度以上的高温下进行,因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。以下是钛与几种常见强酸的反应方式:

1.钛与硝酸和王水
致密的表面光滑的
对硝酸具有很好的稳定性,这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特别是海绵钛或粉末钛,可与次、热稀硝酸发生反应,见式(9)、(10),高于70度的浓硝酸也可与钛发生反应,见式
常温下,钛不与王水反应。温度高时,钛可与王水反应生成TiCl2。
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O

1.钛与HF和氟化物
氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,
反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强熔剂。即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
2Ti+6HF=2TiF4+3H2

2.钛与HCl和氯化物
氯化氢气体能腐蚀金属钛,干燥的氯化氢在>300度时与钛反应生成TiCl4,见式(3);浓度<5%的盐酸在室温下不与钛反应,20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3,见式(4);当温度长高时,即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物,如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液,都不与钛发生反应,钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
2Ti+6HCl=TiCl3+3H2

4.钛与硫酸和硫化氢
钛与<5%的稀硫酸反应后在钛表面上生成保护性氧化膜,可保护钛不被稀酸继续腐蚀。但>5%的硫酸与钛有明显的反应,在常温下,约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快,当浓度大于40%,达到60%时腐蚀速度反而变慢,80%又达到最快。加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸
,见式(5),(6),加热的浓硫酸可被钛还原,生成SO2,见式(7)。常温下钛与硫化氢反应,在其表面生成一层保护膜,可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下,硫化氢与钛反应析出氢,见式(8),粉末钛在600度开始与硫化氢反应生成钛的硫化物,在900度时反应产物主要为TiS,1200度时为Ti2S3。
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+H2
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡

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