Resistència a la corrosió i característiques electroquímiques bàsiques de l'aliatge de titani
1.1 Resistència a la corrosió de l'aliatge de titani
L'aliatge de titani és àmpliament reconegut com un "metall marí" i un material ideal per als vaixells a causa de la seva excel·lent resistència a la corrosió. Un gran nombre de pràctiques d'enginyeria marina i experiments científics han demostrat que els aliatges de titani tenen una excel·lent resistència a la corrosió en aigua de mar pura, gairebé sense corrosió uniforme, i una excel·lent resistència a la corrosió per picats i esquerdes. Les proves marítimes de 16 anys de la Xina al mar de la Xina Meridional, al Mar de la Xina Oriental i al Mar Groc han demostrat que els materials d'aliatge de titani gairebé no tenen un fenomen de corrosió significatiu en aigua de mar totalment immersa, en el rang de marea i en la zona d'esquitxades. Tres anys de proves d'exposició real al mar a l'entorn-mar profund de 800-1.000 m al mar de la Xina Meridional també han confirmat que els aliatges de titani tenen una excel·lent resistència a la corrosió uniforme en entorns de mar profund.
L'excel·lent resistència a la corrosió dels materials d'aliatge de titani en entorns d'aigua de mar s'atribueix principalment a les cinc raons següents:
(1)
(La reactivitat relativa entre el metall de titani i l'oxigen és extremadament ràpida, superant la de l'alumini, el níquel i l'acer inoxidable, la qual cosa determina que la superfície dels aliatges de titani és difícil d'existir en estat metàl·lic en un entorn aeròbic;
(2)
Els aliatges de titani poden formar espontàniament pel·lícules d'òxid denses tant en ambients atmosfèrics com aquosos, sense la presència de capes d'hidròxid soltes, i les seves pel·lícules d'òxid tenen excel·lents propietats de blindatge i bloqueig;
(3)
Els òxids TiO, TiO2 i Ti2O3 formats a la superfície del metall de titani són molt estables i tenen una excel·lent resistència a l'erosió dels ions clorur;
(4)
La pel·lícula d'òxid de superfície de titani està formada per un mecanisme de creixement epitaxial, amb una forta força d'enllaç interfacial, una relació de volum d'1,76, en estat d'estrès de compressió i pocs defectes de pel·lícula;
(5)
La pel·lícula d'òxid a la superfície del titani té excel·lents propietats d'auto{0}curació, i es tornarà a passivar ràpidament i entrarà en un estat estable després de ser corroïda pel medi ambient o danyada per forces externes. Aquestes excel·lents característiques determinen que l'aliatge de titani és un material metàl·lic natural resistent a la corrosió-.
Per tant, generalment es creu que l'equip d'enginyeria fet d'aliatge de titani pot evitar problemes de corrosió, la qual cosa comporta poca consideració dels problemes de corrosió i protecció de les estructures d'aliatge de titani en el disseny d'enginyeria marina. Aquest pensament coherent pot comportar greus perills per a la seguretat de l'enginyeria, especialment per als equips utilitzats en entorns extrems, com ara el mar profund durant molt de temps, els problemes de seguretat del servei no es poden ignorar.
De fet, tot i que els materials d'aliatge de titani tenen una excel·lent resistència a la corrosió, encara s'enfronten a problemes de danys ambientals, com ara la degradació del rendiment i la fallada per corrosió en entorns-marins profunds sota factors ambientals extrems, càrregues mecàniques i efectes acoblats de comunitats microbianes. Per exemple, un estudi de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Beijing va trobar [10] que quan el pH de l'aigua de mar és inferior a 2, l'estabilitat i la resistència a la corrosió de les pel·lícules de passivació d'aliatge de titani disminueixen significativament; Els ions de sofre i els ions de fluorur tenen un impacte significatiu en l'estabilitat dels aliatges de titani, especialment quan la concentració d'ions fluorur supera els 0,005 mol/L, es produiran greus problemes de corrosió en els aliatges de titani.
L'Armada dels Estats Units va trobar esquerdes per corrosió per tensió a l'aliatge de titani 13V-11Cr-3Al d'alta resistència durant les proves reals d'exposició al mar a l'oceà Pacífic de 700 a 2000 metres, i la sensibilitat a la corrosió per estrès de la zona afectada per la soldadura i la calor era més alta que la del metall base. Segons la investigació de la Universitat d'Enginyeria de Harbin, l'Institut de Metalls, l'Acadèmia Xinesa de Ciències, la Universitat del Nord-est i altres institucions de la Xina, amb l'augment de la pressió hidrostàtica del mar profund, augmenta la sensibilitat a la corrosió per estrès de l'aliatge de titani. La corrosió per estrès de l'aliatge de titani GR5 sota una pressió hidrostàtica de 20 MPa es presenta en forma de fissuració induïda per hidrogen. Amb l'augment de la força, augmenta la sensibilitat a la corrosió per estrès de l'aliatge de titani. A més, a les estructures d'enginyeria d'equips marins, les estructures complexes com ara parelles elèctriques, buits i soldadures són inevitables, cosa que agreuja encara més la complexitat i la destructivitat dels danys locals per corrosió als aliatges de titani.
Sol·licita un pressupost
Correu electrònic:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
