5 điều cần biết và hiểu về ăn mòn titan

5 Điều Cần Biết Và Hiểu Về Ăn Mòn Titan

Titan (Ti) là một nguyên tố kim loại tự nhiên có nhiều tính chất cơ học và hóa học mong muốn. Trong số các đặc tính này, titan được coi là tốt nhất với hai đặc điểm cụ thể:

Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời
Tỷ lệ cường độ trên mật độ tương đối cao.

Ở dạng không hợp kim, titan có khả năng chống ăn mòn trong nước biển, clo ướt và clorua hữu cơ. Môi trường thường gây rỗ và ăn mòn kẽ hở trong thép.

Kể từ khi hợp kim titan được giới thiệu vào đầu những năm 1950. Titan đã trở thành một trong những vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất trong ngành hàng không vũ trụ. Theo thời gian, với việc giảm chi phí và tăng tính sẵn có. Việc sử dụng các hợp kim titan đã tiếp tục lan rộng và hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Một số ứng dụng của titan và hợp kim của nó bao gồm:

Sơn và lớp phủ
Hợp kim thép
Đồ trang sức
Bể chứa công nghiệp
Linh kiện điện tử
Vật liệu xây dựng
Linh kiện ô tô.

Mặc dù titan có khả năng chống ăn mòn vượt trội so với nhiều kim loại tự nhiên khác. Nhưng điều cần thiết là phải hiểu nguồn gốc của khả năng chống ăn mòn này. Cũng như những lợi ích và hạn chế của nó để sử dụng tốt nhất kim loại này trong bất kỳ môi trường nào. Sau đây là 5 sự thật cần biết về sự ăn mòn của titan.

1. Titanium có đặc tính chống ăn mòn tuyệt vời

Titan xếp hạng tương đối cao trong số các kim loại tự nhiên về khả năng chống ăn mòn. Điều này là do màng oxit bảo vệ ổn định, liên tục và bám dính chặt chẽ. Hình thành gần như ngay lập tức trên bề mặt kim loại khi tiếp xúc với không khí và độ ẩm.

Ở nhiệt độ phòng, sau khi bề mặt titan sạch tiếp xúc với không khí và độ ẩm. Màng oxit được tạo ra dày khoảng 12 – 16 Å (1 Å = 1 x 10−10 m).

Sau 70 ngày, màng tăng đều đặn lên 50 Å. Tăng dần lên 80 đến 90 Å sau 545 ngày và 250 Å sau 4 năm.

Không giống như một số kim loại có lớp oxit có thể bong tróc, giòn và cuối cùng bị bong ra (chẳng hạn như thép). Lớp oxit bền bỉ của titan hoạt động như một rào cản. Ngăn các tác nhân ăn mòn tiếp xúc với chất nền kim loại bên dưới. Lớp này trở nên mạnh mẽ và đàn hồi hơn theo thời gian. Có thể tái tạo gần như ngay lập tức nếu bị phá vỡ.

2. Thành phần của màng oxit titan phụ thuộc vào môi trường xung quanh

Màng oxit thụ động titan không bao gồm một hợp chất hóa học đơn lẻ. Thay vào đó, bản chất, độ dày và thành phần hóa học của màng phụ thuộc vào môi trường tiếp xúc. Trong điều kiện oxy hóa, chẳng hạn như môi trường nước, màng bao gồm chủ yếu là TIO2 (titanium dioxide).

TiO (titan oxit) cũng là một biến thể khác của màng oxit bề mặt. Trong các tình huống oxy hóa ở nhiệt độ cao, dạng kết tinh cao và kháng hóa chất của TiO, được gọi là rutile, được hình thành.

Ngược lại, quá trình oxy hóa ở nhiệt độ thấp hơn có thể tạo ra cấu trúc vô định hình hơn của TiO được gọi là anatase. Các điều kiện môi trường khác cũng có thể dẫn đến sự hình thành Ti2O3 (titan (III) oxit)

3. Titanium không phải là bằng chứng ăn mòn

Mặc dù titan hoạt động tốt trong hầu hết các môi trường ăn mòn. Nhưng nó có thể dễ bị xuống cấp trong một số điều kiện nhất định. Khả năng chống ăn mòn của titan có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong môi trường khan. Tức là môi trường chứa ít hoặc không có nước.

Titanium có được khả năng chống ăn mòn từ màng oxit hình thành khi có độ ẩm và oxy. Nói chung, ngay cả một lượng nhỏ hơi ẩm cũng có thể cực kỳ có lợi trong việc thụ động hóa bề mặt titan. Tuy nhiên, trong môi trường khan, màng oxit có thể không hình thành. Hoặc nếu có thì sẽ khó bền vững.

Ví dụ, metanol có thể dẫn đến nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) trong titan không hợp kim ở độ ẩm dưới 1,5%. Sự giòn hydro cũng đã được quan sát thấy trong điều kiện khan ở nhiệt độ cao. Các môi trường khác được biết là thúc đẩy SCC là những môi trường có chứa:

– Axit nitric bốc khói đỏ

– Nitơ tetroxide

– Khí brom và flo

4. Titanium không tuân theo các quy tắc ăn mòn Galvanic

Trong ăn mòn điện (còn gọi là ăn mòn lưỡng kim). Nếu hai kim loại được ghép với nhau (trực tiếp hoặc gián tiếp). Một kim loại sẽ đóng vai trò là cực dương và kim loại kia là cực âm khi tiếp xúc với chất điện phân.

Kim loại kém quý hơn, theo dãy mạ điện, sẽ trở thành cực dương và bị ăn mòn tốt hơn.

Tuy nhiên, titan hoạt động hơi khác một chút. Titan không hiệu quả trong việc khử oxy hòa tan như một số kim loại khác (chẳng hạn như đồng). Do đó, một kim loại kém quý hơn có thể hòa tan nhiều hơn khi kết hợp với đồng so với titan. Mặc dù titan có tính điện dương cao hơn nhiều trong dãy điện hóa.

Tương tự như vậy, ghép titan với một kim loại quý hơn trong chất điện phân không dẫn đến ăn mòn titan nhanh hơn. Trên thực tế, trong một số trường hợp. Điện thế điện cực của titan có thể tăng lên, làm giảm tốc độ ăn mòn thay vì tăng tốc độ ăn mòn.

Hiện tượng này đúng ngoại trừ trong môi trường titan không bị thụ động hóa (ví dụ: trong điều kiện khan)

5. Hợp kim titan kết hợp tốt với các kim loại khác để tăng khả năng chống ăn mòn

Đặc tính chống ăn mòn của titan có thể được tăng lên hơn nữa. Bằng cách hợp kim hóa nó với các kim loại khác.

Palladi là một trong những kim loại hợp kim thành công nhất. Nói chung, một lượng nhỏ palladi có thể làm tăng đáng kể khả năng chống lại các hóa chất khử như:

Axit sulfuric
Hydrochloric
Axit photphoric của titan.

Ngoài ra, sự kết hợp hợp kim này được biết là làm tăng nhiệt độ tới hạn. Mà tại đó sự ăn mòn kẽ hở có thể xảy ra trong nước biển.

Các hợp kim titan phổ biến khác bao gồm:

Ti-0.8%Ni-0.3%Mo
Ti-6%Al-7%Nb
Ti-15%Mo-5%Zr

Kết luận

Titanium sở hữu một mức độ chống ăn mòn mà chỉ một số kim loại tự nhiên khác mới sánh được.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là. Giống như tất cả các kim loại khác, titan không chống ăn mòn và dễ bị phân hủy trong các điều kiện cụ thể, có tính ăn mòn cao.

Cần hiểu rõ những ưu điểm và hạn chế của khả năng chống ăn mòn của hợp kim titan. Để đảm bảo rằng kim loại mang lại hiệu suất tối ưu và mong muốn trong một môi trường nhất định.

Công ty Vũ Tấn chuyên cung cấp Vật tư titanium như: tấm titan, ống titan, dây titan, que hàn titan, thanh đặc vuông titan, láp tròn titan, lưới titan, bu lông titan, điện cực titan,… Nhận Gia công titan theo bản vẽ kỹ thuật hoặc mẫu như: jig titan, đồ gá titan, trao đổi nhiệt titan dạng ống, giỏ titan xi mạ, khung treo xi mạ, gá đĩa titan, bồn chứa titan, thùng titan,…