티타늄 및 티타늄 합금의 부식

균일한 부식은 티타늄 샘플이나 가공물의 표면에서 발생하며, 티타늄 표면에 밀착되어 일반적으로 시간이 지나도 안쪽으로 팽창하지 않는 균일한 두께의 부식 생성물 층을 형성하지만 예외가 있습니다. 많은 부식성 매체에서 티타늄의 부식 성능은 알루미늄과 같이 보호 코팅이 된 다른 금속과 같거나 더 좋습니다. 티타늄의 부식은 일반적으로 본질적으로 전해질이므로 부식과 전극 전위 및 전기역학적 전류 사이에는 일정한 관계가 있습니다. 양극 및 음극 분극도 부식 메커니즘과 부식 속도에 큰 영향을 미칩니다. 티타늄의 전위는 주로 산화막의 절연 특성에 따라 달라집니다. 따라서 티타늄 표면 산화막의 특성은 내식성에 결정적인 역할을 합니다. 산화막의 밀도, 두께, 절연 특성을 향상시킬 수 있는 모든 요소는 내식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 반대로, 기계적이든 화학적이든 산화막의 효과적인 보호 능력을 감소시키는 모든 요인은 티타늄의 내식성을 극적으로 떨어뜨리게 됩니다.

대부분의 경우 티타늄의 부식은 본질적으로 국지적이며 한 지점의 부식 정도는 다른 지점의 부식 정도와 크게 다릅니다. 틈새부식, 공동부식, 응력부식균열 등은 모두 국부적인 부식이다. 틈새 부식은 일반적으로 플랜지나 접힌 부분 사이, 쌓인 부분 근처의 틈 사이에서 발생합니다. 간격이 너무 작거나 너무 크면 이런 일이 발생하지 않습니다. 캐비테이션 부식은 개구부에서 발생하는 부식의 한 유형입니다. 이러한 유형의 부식은 CI-, Br-, I-플라즈마가 있는 경우 쉽게 발생할 수 있습니다. 응력 부식 균열은 인장 응력과 부식 환경이 복합적으로 작용하여 공작물이나 시편에서 발생하는 일종의 부식입니다.

부식성 유동 매체에서 시료 또는 공작물의 부식 형태는 유체의 기계적 작용에 의해 가속화됩니다. 왜냐하면 유체가 부식 생성물의 일부 또는 전부를 제거하고 새로운 표면을 노출시키고 부식을 가속화할 수 있기 때문입니다.

이종 금속 접촉 부식은 갈바닉 부식이라고도 합니다. 부식성 환경에서 전위가 다른 두 개의 금속 또는 구조 구성 요소를 배치합니다. 전기적 단락이 발생하면 전위가 낮은 금속이 부식됩니다.

H2 또는 H2 Crisp을 빨아들입니다.

일반적인 상황에서 티타늄 및 티타늄 합금에는 항상 H2가 포함되어 있습니다. H2가 물질로부터 추출되면, 추출된 양이 고용 한계를 초과할 때 취성 수소화물이 형성되어 수소 취성을 초래합니다.

대부분의 경우 티타늄 및 티타늄 합금의 부식은 국부적으로 발생하며 한 지점의 부식 정도는 다른 지점의 부식 정도와 크게 다릅니다. 따라서 부식에 대한 정량적 평가는 소수의 샘플 결과보다는 다량의 통계자료에 기초할 수밖에 없습니다. 부식 평가의 또 다른 심각한 문제는 무엇을 표준으로 사용할 것인가입니다. 질량 손실은 거의 사용되지 않으며, 부식 정도는 대부분 강도 손실, 표면 외관의 변화, 천공 등을 기준으로 판단됩니다. 일반적으로 티타늄과 티타늄 합금은 천천히 부식됩니다. 귀하가 조건에 완전히 부적합하지 않은 한. 티타늄의 성능을 제대로 평가하기 위해 테스트는 수십일, 심지어 수년에 걸쳐 수행되는 경우가 많습니다. 많은 경우 티타늄과 티타늄 합금은 처음에는 빠르게 부식되다가 속도가 느려지고 최종적으로는 약한 부식만 일어나는 경우가 많습니다. 그러나 어떤 경우에는 티타늄 합금이 일정 기간 후에 변형되어 구조와 특성이 극적으로 변하는 경우도 있습니다. 따라서 단기 사용 테스트는 완전히 신뢰할 수 없습니다. 신속한 테스트 방법에는 여러 가지가 있지만 일반적으로 테스트가 빠를수록 결과의 신뢰성이 떨어집니다.

티타늄은 열역학적으로 매우 불안정한 금속 중 하나입니다. 표준 전극 전위는 {{0}}.63V입니다. 표면은 항상 얇고 조밀한 TiO2 필름으로 덮여 있습니다. 따라서 티타늄 및 티타늄 합금의 안정성 잠재력은 긍정적인 경향이 있습니다. 예를 들어, 25도 바닷물에서 티타늄의 안정적인 전위는 약 0.09V입니다. 전극 전위는 대부분 열역학적 데이터를 기반으로 계산됩니다. 데이터 소스가 다르기 때문에 다른 데이터가 나타날 수 있으며 이는 정상적인 현상입니다.

티타늄 및 티타늄 합금의 표면에는 항상 공기 중에 자연적으로 생성되는 얇은 산화막이 있습니다. 뛰어난 내식성은 표면에 항상 존재하는 안정적이고 강한 접착력과 우수한 보호 산화 피막에서 비롯됩니다. 보호막의 내식성은 P/B 비율로 표현됩니다. P/B 값이 1보다 큰 경우에만 보호 효과가 있습니다. 그렇지 않으면 내식성은 낮아지지만 2.5보다 클 수는 없습니다. 이 값보다 크면 산화막의 압축 응력이 증가하여 산화막이 쉽게 파열되어 내식성이 저하될 수 있습니다. 최적의 값은 1~2.5입니다.

티타늄은 대기나 수용액에서 즉시 산화막을 형성합니다. 상온 대기 중에서 형성된 막의 두께는 1.2nm~1.6nm이며, 시간이 지남에 따라 성장한다. 70일 후에는 5nm로 증가하고, 545일 후에는 8nm~9nm까지 두꺼워질 수 있습니다. . 가열, 산화제 첨가, 양극산화 처리 등 인위적으로 산화 조건을 강화하면 산화를 촉진하고 피막 두께를 늘리며 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

티타늄 및 티타늄 합금 표면의 산화막은 일반적으로 단일 구조가 아니며 그 조성과 구조는 형성 조건과 관련이 있습니다. 일반적으로 산화막과 환경 사이의 계면은 주로 TiO2인 반면, 산화막과 금속 사이의 계면은 주로 TiO2일 수 있으며, 중간에 서로 다른 원자가 상태의 전이층 또는 심지어 비화학양론적 산화물도 있습니다. 이는 티타늄 및 티타늄 합금의 표면 산화막이 복잡한 다층 구조를 가지고 있음을 의미합니다. 그들의 형성 과정은 단순히 Ti와 O2 사이의 직접적인 반응으로 이해될 수 없습니다. 몇몇 연구자들은 다중 형성 메커니즘을 제안했습니다. 러시아 학자들은 수소화물이 먼저 생성된 다음 수소화물 위에 순수한 산화막이 형성된다고 믿고 있습니다.