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南方水泵機封材質----鈦和鈦合金
人氣:755 評論:0 日期:2018/6/27 11:09:07 標簽:全部
鈦屬于貴重金屬,它的相對密度較小、強度高、比強度高。在特定的環境下有著優良的耐腐蝕能力。
鈦經過合金化后,可便其強度大大增加(應用最廣泛的是TC4等)。
(1)鈦和鈦合金的耐腐蝕性能 鈦材在中性或弱酸性的氧化物溶液中有高度的穩定性,例如,鈦和鈦合金在100度的FeCl3、100度的CuCl2中、100度的HgCl2(所有濃度)中、60度的AlCl3及100度的所有濃度NaCl中都穩定,鈦的許多其他金屬的氧化物中,在100%一氧乙酸和100%的二氧乙酸中也是穩定的,因而使鈦及鈦合金在上述溶液中獲得了廣泛應用。
鈦和鈦合金對于含離子的氧化劑溶液也有高度的穩定性,如100度的次亞氯酸鈉溶液、氧水、氣體(達75度)、含 有過氧化氫的氧化鈉溶液等。
鈦和鈦合金在濕氯氣中的耐蝕性超過其他常用金屬,這是因為氯具有強烈的氧化作用,鈦和鈦合金在濕氯中能處于穩定的純態,為了維持鈦在氯氣中的鈍性,需要一定的含水量。臨界含水量與氧氣壓力、流速、溫度等因素有關,也與鈦設備或零部件的形狀尺寸以及鈦表面機械損壞程度有關,因此,文獻中關于鈦在氧氣中鈍化的臨界含水量是不一致的,一般認為,質量分數為0.01%~0.05%可作為鈦在氧氣中的臨界含水量,但是實際經驗指出,為了保證鈦設備在氧氣中安全使用,有時水質量分數為0.6%也不夠,需要高達1.5%。臨界含水量還隨氯氣溫度升高及氣流速度降低而相應增加。
實際運行經驗還表明,鈦和鈦合金的表面氧化膜遭到破壞后,需要較高的含水量才能使鈦和鈦合金重新鈍化。
鈦和鈦合金在干氯氣中,甚至在0度以下也會發生劇烈反應生成四氯化鈦,并有著火危險。鈦和鈦合金在干氯氣中的破壞一經開始,反應是崩潰性的,再加入水也不能阻止反應的進行。
關于鈦在氯氣干、濕界區的行為尚未完全弄清,根據熱力學分析,鈦與氯在室溫不能以平衡狀態存在,根據熱力學自由能可知,在這個反應系中生成穩定化合物四氯化鈦與水不共存,會進一步反應。
因此,關于氯與鈦的反應可以作簡單的解釋:鈦與氯反應會生成四氯化鈦,室溫時四氯化鈦是液體,其沸點為136度,生成四氯化鈦的反應伴隨著放熱過程。如果氯氣處于干燥狀態,釋放大量的熱使反應達到很高的溫度,當溫度達到鈦熔點時,鈦開始燃燒。此后,只要有足夠的干氯,反應將激烈進行,直到反應物耗盡。但是,如果氯氣中有足夠的水分,四氯化鈦會與水作用生成氫氧化鈦,它是一種非揮發性的物質,而且成為一種膜牢固附著在鈦的表面,這一反應是極穩定的反應,而且表面膜在濕氯中極為穩定。因而鈦在濕氯中具有優異的耐蝕性,其穩定性與氯氣中含水量密切相關。
鈦和鈦合金在汽油、甲苯、苯酚、甲醛、三氯乙烷、醋酸、檸檬酸、一氯代乙酸等中具有較高的耐腐蝕性,但是在沸點及不充氣的情況下,鈦在質量分類小于25%的甲酸中會受到嚴重腐蝕,在含乙酸酐的溶液中,鈦不僅受到嚴重的全面腐蝕,而且會產生孔蝕,對于許多有機合成過程中所接觸的復雜有機介質,如在生產環氧丙烷、苯酚、丙酮、氯代乙酸等化學介質中,鈦和鈦合金的耐蝕性優于不銹鋼和其他結構材料。
鈦在多種有機物中的耐蝕性能見表。
在稀鹽酸、硫酸和磷酸中,鈦溶解的比鐵緩慢得多。隨著濃度的增加,特別是在溫度升高時,鈦溶解的速度顯著加快,在氫氟酸和硝酸的混合物中鈦溶解得很快。
硝酸是一種氧化性酸,鈦在硝酸中,其表面能保持一層致密的氧化膜,隨著硝酸濃度的提高,這層表面膜呈現微黃、淡黃、土黃、棕黃到藍色的各種干涉色。氧化膜的完整性是維持鈦耐蝕性的必要條件。因此,鈦在硝酸中有十分優良的耐腐蝕性,鈦的腐蝕速率隨著硝酸溶解的溫度升高而增大,溫度在190~230度,濃度在20%~70%之間,其腐蝕速率最高可達近10mm/a。
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