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钛在多种无机酸中的耐腐蚀性能

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金 发布时间:2014-12-19 12:44:09
在稀盐酸、硫酸和磷酸中,溶解的比铁缓慢得多。随着浓度的增加,特别是在温度升高时,钛溶解的速度显著加快,在氢氟酸和硝酸的混合物中钛溶解得很快。但是有机酸中除了甲酸、草酸和相当浓度的柠檬酸之外,钛都不会被腐蚀。例如在乙二酸、丁酸、乳酸、顺丁烯二酸、羟基丁二酸(苯果酸)、丹宁酸和酒石酸等有机酸中,钛的耐蚀性很强。
 
硝酸是一种氧化性酸,钛在硝酸中,其表面能保持一层致密的氧化膜,随着硝酸浓度的提高,这层表面膜呈现微黄、淡黄、土黄、棕黄到蓝色的各种干涉色。氧化膜的完整性是维持钛耐蚀性的必要条件。因此,钛在硝酸中有十分优良的耐腐蚀性,钛的腐蚀速率随着硝酸溶液的温度升高而增大,温度在190~230。C,浓度在20%~70%之间,其腐蚀速率最高可达近10mm/a。图2—12为钛在高温硝酸中腐蚀速率。但是硝酸溶液中加人少量含硅化合物,可抑制高温硝酸对钛的腐蚀。例如,在40%的高温硝酸溶液中加入聚硅氧烷油后,腐蚀速率可降低到几乎等于零。也有资料介绍,在500。C以下,钛在40%~80%的硝酸溶液和蒸气中具有高度的耐蚀性。相反,在硝酸中加入磷化物则导致钛腐蚀加速,利用的这一特性可以配制它的酸洗液。在发烟硝酸中,当含有二氧化碳在2%以上时,由于含水量不足引起强烈的放热反应,而导致挥发。钛与硝酸之间发生挥发的可能性与硝酸中N02和水的含量关系.如图2—13所示。但是钛在80%或更低的浓度的硝酸中不会发生挥发,在170q2、(20%~80%)HN0,中的试验已证实了这一结论。钛在80%以上高温硝酸中应用的可能性,从安全考虑,尚需作进一步研究,在低于500℃的温度下,钛在硝酸盐的熔融混合物(50%KN03+50%NaN02和40%NaN03+7%KN03+53%NaN02)中不会燃烧反应的倾向。   
 
硫酸是强还原性酸,钛对低温低浓度的硫酸溶液有一定的耐腐蚀能力,在0℃时,可耐浓度达20%的硫酸腐蚀,随着酸的浓度和温度的升高,腐蚀率增加。因此钛在硫酸中的稳定性差,甚至在溶解氧室温下,钛只能耐5%的硫酸腐蚀,在100℃下,钛只能耐0.2%的硫酸腐蚀,氯对钛在硫酸中的腐蚀有抑制作用。但在90℃,硫酸浓度为50%时,氯反而引起钛腐蚀加速,甚至引起着火。钛在硫酸中的耐腐蚀性可通过向溶液中通入空气、氮气或添加氧化剂、高价重金属离子来改善。能起缓作用的主要添加剂是高价铁、高价铜、Ti4+、铬酸银、二氧化锰、硝酸、氯气以及有机缓蚀剂仅一亚硝基化合物,醌和蒽醌衍生物还有某些络合型缓蚀剂。总体来说,钛在硫酸中无太大的实用价值。
 
盐酸是还原性酸,钛在盐酸中,即使在室温下,它的稳定性也比较差。腐蚀率随酸溶液的浓度和温度的升高而逐渐增加。因此,钛材一般适应于常温3%和100℃、0.5%的盐酸溶液中工作,钛虽然不耐盐酸溶液的腐蚀,但也可通过合金化,阳极钝化和添加缓蚀剂等方法来提高钛材的耐腐蚀能力。属于强氧化无机化合物类钛的最有效缓蚀剂有硝酸、重铬酸钾、次氯酸钠、氯气、氧以及高价重金属离子(主要是Fe¨、Cu’2+、少量的贵金属);有机缓蚀剂有氧化性有机化合物,偶氯化合物、醌和蒽醌衍生物、杂环化合物、络合型缓蚀剂,所以在生产实践中,仍有使用价值。   
 
酸也属于还原性酸。钛在磷酸中的腐蚀率比盐酸或硫酸低,但比硝酸高。钛一般适用于20。C、30%或35℃、20%通气或不通气磷酸。钛在磷酸中的耐蚀随酸浓度与温度的升高而渐增,这与钛盐酸中的情况相似。
 
钛在磷酸中发生如下腐蚀反应,即2Ti+2H,P04=2TiP04+2H:。
 
与钛在硫酸、盐酸中的情况相似,磷酸中加入氧化剂或其他缓蚀剂有利于改善钛在磷酸中的耐蚀性。银、汞也有利于改善,钛在磷酸中的耐蚀性,硝酸亦是有效的氧化剂。氢氟酸和氟硅酸是最强的腐蚀介质,即使在常温极稀的氢氟酸中,钛也会遭到激烈的腐蚀。因此,在氢氟酸中完全不能应用。钛不仅在氢氟酸中遭到迅速腐蚀,而且在含氟的酸性介质(如氟硅酸、氟硼酸)中亦会遭到强烈腐蚀。钛与氢氟酸的腐蚀反应为Ti+6HF=TiF,+3H,。TiF,是多孔的腐蚀产物,无任何保护作用,因而腐蚀以很快速发展,钛在与氢氟酸与盐酸或硫酸的混酸中更易溶解。除因浓酸与金属相互作用使钛腐蚀外,F一与Ti4+的络合作用加速了钛的溶解,这一反应为
 
Ti+6HF=TiF64+2H++2H2在其他酸,如氢溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸中加入少量可溶性氟化物使钛的腐蚀率增加几十倍。酸性氟化物溶液,如NaF、KHF:也会使钛遭到严重的腐蚀。在氢氯酸中尚没找到理想的缓蚀剂。
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