מאפייני עמידות בפני קורוזיה ויישומים של טיטניום וסגסוגות טיטניום

1. עמידות בפני קורוזיה של טיטניום

טיטניום היא מתכת בעלת נטייה חזקה לפסיבציה, באוויר ובתמיסה מימית מחמצנת או ניטרלית יכולה ליצור במהירות שכבה של סרט מגן מחמצן יציב, גם אם הסרט ניזוק מסיבות מסוימות, אך גם יכול להתאושש במהירות ובאופן אוטומטי. לכן, לטיטניום עמידות מצוינת בפני קורוזיה במדיה מחמצנת ונייטרלית.

בגלל תכונות הפסיבציה הגדולות של טיטניום, במקרים רבים עם מתכות שונות במגע, ואינו מאיץ את הקורוזיה, אך עשוי להאיץ את הקורוזיה של מתכות שונות. כמו למשל בריכוז נמוך של חומצה לא מחמצנת, אם סגסוגת Pb, Sn, Cu או Monel וטיטניום מתקשרים ליצירת זוג חשמלי, החומרים הללו קורוזיה מואצת, בעוד שהטיטניום אינו מושפע. ובמגע עם חומצה הידרוכלורית, טיטניום ופלדה עדינה, בגלל משטח הטיטניום מייצר מימן שזה עתה נולד, הרס את סרט תחמוצת טיטניום, לא רק שנגרם על ידי התפרקות מימן טיטניום, אלא גם להאיץ את הקורוזיה של טיטניום, אשר עשויה להיות בגלל טיטניום של למימן יש רמה גבוהה של פעילות הנגרמת על ידי.
לתכולת הברזל בטיטניום יש השפעה על עמידות בפני קורוזיה של אמצעים מסוימים, הסיבה לעלייה בברזל בנוסף לחומר הגלם, לרוב ריתוך חדירת ברזל מוכתם לתוך תעלת הריתוך, כך שתעלת הריתוך בתכולת הברזל המקומית עולה , כאשר לקורוזיה יש אופי לא אחיד. השימוש בחלקי ברזל לתמיכה בציוד טיטניום, כתמי ברזל על משטח המגע מטיטניום ברזל הוא כמעט בלתי נמנע בהאצת קורוזיה באזור מוכתם ברזל, במיוחד בנוכחות מימן. כאשר נוצר נזק מכני לסרט תחמוצת הטיטניום על פני השטח המוכתם, מימן חודר לתוך המתכת, ובהתאם לטמפרטורה, ללחץ ולתנאים אחרים, מתרחשת דיפוזיה של מימן בהתאם, מה שגורם לטיטניום לייצר דרגות שונות של התפרקות מימן. לכן, יש להשתמש בטיטניום בטמפרטורות ולחצים מתונים ובמערכות המכילות מימן כדי למנוע זיהום ברזל על פני השטח.

באופן כללי, טיטניום לא יתרחש קורוזיה נקבוביות. לטיטניום יש גם יציבות עייפות קורוזיה.

עמידות בפני קורוזיה של חריצי טיטניום טובה יותר, במיוחד סגסוגות Ti-0.3Mo-0.8Ni וסגסוגות Ti-0.2Pd, כך Ti-0.3Mo-0.8Ni וסגסוגות Ti-0.2Pd נמצאות בשימוש נרחב בחומרי משטח האיטום של ציוד המכולה כדי לפתור את הבעיה של קורוזיה בחריצים של משטח האיטום של הציוד.

2. יישום טיטניום

בשל העמידות המצוינת בפני קורוזיה של טיטניום, טיטניום נמצא בשימוש נרחב בנפט, כימיקלים, ייצור מלח, תרופות, מטלורגיה, אלקטרוניקה, תעופה, תעופה וחלל, ימיים ועוד תחומים קשורים.

לטיטניום עמידות מצוינת בפני קורוזיה עבור רוב תמיסות המלח, כגון טיטניום בתמיסת כלוריד מאשר עמידות גבוהה בפני קורוזיה של פלדת כרום ניקל, וללא תופעת קורוזיה של נקבוביות. עם זאת, שיעור הקורוזיה גבוה יותר בטריכלוריד אלומיניום, הקשור להידרוליזה של אלומיניום טריכלוריד לייצור חומצה הידרוכלורית מרוכזת. לטיטניום יש גם יציבות טובה לנתרן כלוריט חם ולריכוזים שונים של היפוכלוריט. לכן טיטניום נמצא בשימוש נרחב בתעשיות תמצית מלח ואקום ואקום.

לטיטניום עמידות טובה בפני קורוזיה לרוב הפתרונות האלקליים. טיטניום יציב בתמיסות נתרן הידרוקסיד ואשלגן הידרוקסיד בריכוזים של פחות מ-50%. אם התמיסה האלקלית מכילה יוני כלוריד או כלורידים, עמידות הקורוזיה שלה אפילו עולה על זו של ניקל וזירקוניום. עם זאת, הקורוזיה תגדל במקרה של עלייה בטמפרטורה ובריכוז. כיום, תעשיית הכלור-אלקלי היא תחום גדול של יישום טיטניום אזרחי מקומי.

הטיטניום בגז הכלור היבש אינו עמיד בפני קורוזיה, בעוד שיש סכנת שריפה, אך בגז הכלור הרטוב יש יציבות גבוהה, יותר מזירקוניום, סגסוגת Hastelloy C וסגסוגת Monel, ואפילו בחומצה גופרתית רוויה, הידרוכלורית. חומצה וכלורידים ואמצעי מדיה אחרים גם הם יציבים, ולכן טיטניום היא שיטת החומצה הגופרתית לייצור טיטניום דו חמצני של חומרי ציוד מרכזיים.

בגלל העמידות בפני קורוזיה של טיטניום בפחמימנים היא טובה מאוד, אפילו בנוכחות זיהומים חומצה וכלוריד הם גם טובים מאוד. לכן, טיטניום נמצא בשימוש נרחב גם בכימיקלים אורגניים, כגון PTA (חומצה טרפתלית עדינה), PVA (וינילון) וכן הלאה.

לטיטניום יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה במי ים, ולכן נעשה שימוש נרחב בטיטניום גם באסדות נפט ימיות, התפלה ושדות ימיים אחרים.