Titāna spraugas korozijas raksturojums un modeļi
Plaisu korozija ir lokalizēta korozijas parādība, kas parasti rodas cieši pieguļošās spraugās. Šīs spraugas var rasties konstrukcijas dēļ (piemēram, atloku savienojumi, blīvju virsmas, caurules -līdz -caurules loksnes izplešanās un skrūvju vai kniedētu savienojumi) vai nogulšņu veidošanās un nogulsnes, kas pārklāj virsmas. Agrīnie pētījumi liecina, ka titāns netiek pakļauts plaisu korozijai jūras ūdens un sāls izsmidzināšanas vidē. Tomēr vēlāki pētījumi atklāja, ka titāna iekārtas var ciest no spraugas korozijas augstas -hlorīda vidēs (piemēram, jūras ūdens siltummaiņos), mitrā hlora gāzē (piemēram, mitrā hlora gāzes apvalkā-un{12}}caurules kondensatoros), oksidējošās inhibitoros{13}}un sālsskābes šķīdumos, skābeņskābes šķīdumos.
Titāna spraugas koroziju ietekmē vairāki faktori, tostarp vides temperatūra, hlorīda veids un koncentrācija, pH vērtība, spraugas izmērs un ģeometriskā forma. Turklāt spraugas, kas veidojas starp titānu un nemetāliskiem materiāliem (piemēram, PTFE vai azbestu), ir jutīgākas pret spraugas koroziju nekā tās, kas veidojas starp titāna virsmām.
Titāna spraugas korozijas raksturojums un modeļi
1. Inkubācijas perioda klātbūtne
Plaisu korozija parasti tiek pakļauta inkubācijas periodam, kura ilgums ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, piemēram, vides temperatūras, hlorīda veida un koncentrācijas, oksidētāja koncentrācijas, saskares materiāliem, šķīduma pH un spraugas izmēriem. Nātrija hlorīda šķīdumos augstāka hlorīda jonu koncentrācija, paaugstināta temperatūra un zemāks pH saīsina inkubācijas periodu, padarot koroziju jutīgāku.
2. Izmaiņas spraugas šķīduma sastāvā
Šķīduma sastāvs spraugas iekšpusē atšķiras no lielapjoma šķīduma sastāva. Parasti skābekļa koncentrācija spraugā ir zemāka, savukārt hlorīda un ūdeņraža jonu koncentrācija ir augstāka, izraisot ievērojamu pH pazemināšanos (kas var noslīdēt zem 1). Turklāt elektroda potenciāls spraugā kļūst negatīvāks, padarot titānu aktīvāku. Elektroķīmiskie pētījumi liecina, ka titāna jutīgums pret spraugas koroziju ir šādā secībā: Cl⁻ > Br⁻ > I⁻, kas nozīmē, ka hlorīda vide rada vislielāko risku, pretēji titāna punktveida korozijai.
3. Lokalizēts korozijas raksturs
Plaisu korozija parasti notiek noteiktās vietās spraugā, nevis visā virsmā. Kad inkubācijas periods beidzas, korozija strauji progresē autokatalītiskā mehānisma dēļ, kas galu galā noved pie lokalizētas perforācijas un atteices.
4. Ūdeņraža absorbcijas fenomens
Plaisu korozijas laikā bieži tiek novērota ūdeņraža absorbcija, un, veicot mikroskopisko pārbaudi, titānā var atklāties adatu{0}}hidrīdi. Palielinoties ūdeņraža saturam, virsmas hidrīdi uzkrājas, paātrinot koroziju. Tikmēr ūdeņradis izkliedējas metālā, un iekšējie hidrīda nokrišņi var kalpot par plaisu sākuma vietu sprieguma korozijas plaisāšanai, palielinot materiāla trausluma un lūzuma risku.
5. Korozijas procesa posmi
Titāna spraugas korozija notiek divos posmos:
Inkubācijas periods: Sākotnēji skābeklis tiek patērēts vienādi spraugā un ārpus tās, izmantojot katoda reakcijas. Tā kā spraugā ir izsmelts skābeklis, katoda reakcijas notiek tikai ārēji, savukārt spraugā dominē titāna anodiskā šķīšana.
Aktīvās izšķīšanas periods: Nepārtraukti uzkrājoties titāna joniem spraugā, hlorīda joni migrē uz iekšu, lai saglabātu lādiņa līdzsvaru. Titāna joni hidrolizējas, veidojot titāna hidroksīdu (Ti(OH)4), kas dehidrējas līdz TiO₂. Hidrolīzes reakcija pazemina pH, vēl vairāk izjaucot pasīvo plēvi un paātrinot koroziju.
6. Plaisas ģeometrijas ietekme
Plaisu koroziju ietekmē ģeometriski faktori, piemēram, spraugas garums, platums un iekšējās un ārējās virsmas laukuma attiecība. Eksperimentu rezultāti liecina, ka šauras spraugas (platums zem 0,5 mm) ir ievērojami vairāk pakļautas korozijai nekā platākas. Šīs sekas ir jānosaka, izmantojot īpašus eksperimentālus pētījumus, nevis teorētiskas prognozes.
7. Profilakses pasākumi
Lai uzlabotu titāna izturību pret koroziju, samazinot neorganisko skābju daudzumu un samazinātu jutību pret spraugām, parasti tiek izmantoti titāna sakausējumi, piemēram, Ti-Pd un Ti-Ni-Mo, jo tie nodrošina izcilu veiktspēju salīdzinājumā ar komerciāli tīru titānu, jo īpaši Ti{3}}Pd alloys. Turklāt šādas virsmas apstrādes metodes var uzlabot titāna izturību pret plaisu koroziju:
Palādija pārklājums: Palādija pārklājuma uzklāšana uz spraugām uzlabo izturību pret koroziju.
Termiskās oksidācijas apstrāde: Veido stabilu oksīda slāni, uzlabojot izturību pret koroziju.
Anodiskā oksidēšana: Uzlabo pasivācijas plēvi, palielinot izturību pret koroziju.
Secinājums
Titāna spraugas koroziju ietekmē vides faktori, šķīduma sastāvs un plaisu ģeometrija, kas virzās cauri inkubācijas un aktīvās šķīdināšanas fāzei. Plaisu korozijas autokatalītiskais raksturs ļauj tai ātri attīstīties pēc ierosināšanas, izraisot aprīkojuma atteici. Augsta -riska vidēs, izvēloties piemērotus sakausējumu materiālus, optimizējot konstrukcijas dizainu un izmantojot piemērotu virsmas apstrādi, var efektīvi mazināt titāna spraugu korozijas risku.
