鈦在不同介質(zhì)中的耐腐蝕性能分析

  一般說來，鈦在氧化性介質(zhì)中（如硝酸、鉻酸、次氯酸和高氯酸等）的耐腐蝕性較好。在這些介質(zhì)中，鈦能夠形成一層致密的氧化膜，從而有效地阻止腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)行。然而，在還原性酸中（如稀硫酸溶液、鹽酸溶液等），由于氧化膜的鈍性遭到破壞，鈦的腐蝕速度比較快，并且隨溫度和濃度的升高而增加。

  在還原性酸中，重金屬鹽的添加可以起到明顯的緩蝕作用。例如，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合金通過添加特定的重金屬元素，其耐腐蝕性相較于工業(yè)純鈦有了顯著的提高。這使得這些合金在特定的腐蝕環(huán)境中能夠表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。

  鈦是硝酸溶液加熱設(shè)備的最佳金屬材料之一。在經(jīng)受193°C左右的60%硝酸時(shí)，鈦制換熱器經(jīng)過多年使用仍未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。即使在沸騰的40%和68%的硝酸中，鈦的腐蝕速度在初始階段可能會較快，但經(jīng)過短時(shí)間之后，鈦的鈍性能夠恢復(fù)，腐蝕速度明顯降低。這可能與鈦離子在腐蝕過程中產(chǎn)生的緩蝕作用有關(guān)。

  在高溫的硝酸中，鈦的耐腐蝕性取決于硝酸的純度。當(dāng)硝酸濃度處于20%～60％時(shí)，腐蝕現(xiàn)象可能比較明顯。然而，即使在含有微量金屬離子（如Si、Cr、Fe、Ti等）的硝酸溶液中，這些離子也能夠起到減緩鈦腐蝕的作用。與不銹鋼相比，鈦在高溫硝酸溶液中顯示出更強(qiáng)的耐腐蝕性。此外，鈦的腐蝕產(chǎn)物（Ti4+）本身就是一個(gè)非常好的硝酸腐蝕緩蝕劑。

  在常溫的通空氣的硫酸中，工業(yè)純鈦只能耐5%以下的硫酸溶液。隨著溫度的下降，鈦能夠耐受的硫酸濃度會有所提高。然而，當(dāng)溫度提高到溶液沸騰時(shí)，即使硫酸濃度降到0.5%，鈦仍然會受到腐蝕。在相同溫度下，如果硫酸溶液中通入氮?dú)?，鈦的腐蝕速度會明顯大于通空氣的情況。這種腐蝕規(guī)律在其他還原性無機(jī)酸中也基本上相同。

  在室溫時(shí)，工業(yè)純鈦可以耐7%以下的鹽酸溶液。然而，隨著溫度的升高，其耐腐蝕性會顯著下降。相比之下，鈦鎳鉬合金可以耐9%的鹽酸溶液，而鈦鈀合金則能夠耐受高達(dá)27%的鹽酸溶液。高價(jià)重金屬離子（如鐵、鎳、銅、鉬等）的添加可以顯著提高鈦的耐腐蝕性。這也是濕法冶金工業(yè)中鈦能夠成功應(yīng)用于鹽酸系統(tǒng)的原因之一。

  此外，在室溫時(shí)，工業(yè)純鈦還可以耐30%以下的磷酸溶液。然而，隨著溫度的升高，其能夠耐受的磷酸濃度會逐漸下降。當(dāng)溫度達(dá)到100°時(shí)，磷酸濃度只能保持在2%左右。然而，當(dāng)溫度達(dá)到沸騰時(shí)，并不會進(jìn)一步加速鈦的腐蝕。

  綜上所述，鈦在不同介質(zhì)中的耐腐蝕性能因其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和合金化方式而表現(xiàn)出顯著差異。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的腐蝕環(huán)境和要求選擇合適的鈦材料或合金以滿足使用需求。