全面腐蝕
鈦試樣或工件表面發(fā)生均勻的腐蝕,形成一層厚度均勻的腐蝕產(chǎn)物,緊緊地依附于鈦表面,一般不會隨著時間的延長而向內(nèi)擴(kuò)展,但也有例外的情況。在許多腐蝕介質(zhì)中,鈦的腐蝕性能與帶有保護(hù)層的其他金屬(比如鋁)的一樣好或更好。鈦的腐蝕通常是電解性質(zhì),所以腐蝕與電極電位及電動電流之間有一定的關(guān)系。陽極與陰極極化作用也對腐蝕機(jī)理及速度有強(qiáng)烈的影響。鈦的電位在很大程度上取決于氧化膜的絕緣性能。因此,鈦表面氧化膜的特性對其抗蝕性起著決定性作用。凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度、提高氧化膜絕緣性能的因素,都有助于抗蝕性的提高。反之,凡是降低氧化膜有效保護(hù)能力的任何因素,不管是機(jī)械的,還是化學(xué)的,都會使鈦的抗蝕性急劇下降。
局部腐蝕
鈦在大多數(shù)條件下的腐蝕都是局部性質(zhì)的,且某一點(diǎn)的腐蝕程度與另一點(diǎn)的有較大差別??p隙腐蝕、孔穴腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等都是局部腐蝕。縫隙腐蝕多發(fā)生于突緣或折邊處以及堆積物附近縫隙間,縫隙過小或過大都不會發(fā)生。孔穴腐蝕是在開孔中發(fā)生的一種腐蝕,在有CI—、Br—、I—等離子存在時易發(fā)生這類腐蝕。應(yīng)力腐蝕開裂是工件或試樣在有拉伸應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下發(fā)生的一種腐蝕。
磨蝕
試樣或工件在腐蝕性流動介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕形態(tài),因受流體的機(jī)械作用,腐蝕加快,因流體能帶走一部分或全部腐蝕產(chǎn)物,暴露新的表面,加快腐蝕。
異種金屬接觸腐蝕
異種金屬接觸腐蝕又稱電偶腐蝕,在腐蝕環(huán)境中,放置2種不同電位的金屬或結(jié)構(gòu)件,在電短路的情況下,電位低的金屬就會產(chǎn)生腐蝕。
吸H2或H2脆
在通常條件下,鈦及鈦合金中總含有H2,若從材料中提取H2,當(dāng)提取量超過固溶極限時,將形成脆的氫化物,產(chǎn)生氫脆。
在大多數(shù)條件下,鈦及鈦合金的腐蝕是局部性質(zhì)的,同時,某一點(diǎn)的腐蝕程度與另一點(diǎn)的腐蝕程度有很大差異。因此,對腐蝕的定量評價只能根據(jù)大量的統(tǒng)計材料,而不能憑幾個試樣的結(jié)果。評價腐蝕的另一個嚴(yán)重問題是以什么作為標(biāo)準(zhǔn),很少采用質(zhì)量損失,大都根據(jù)強(qiáng)度損失、表面外觀變化或穿孔來判斷腐蝕程度。一般來說,鈦及鈦合金的腐蝕進(jìn)程緩慢。除非對所處條件完全不適應(yīng)。為了正確地評價鈦的使用性能,通常要進(jìn)行幾十天甚至數(shù)年的試驗。鈦及鈦合金在許多場合中,一開始腐蝕較快,然后慢下來,最后往往只發(fā)生微弱的腐蝕??墒窃谝恍﹫龊舷?,鈦合金在經(jīng)過一段時間后會發(fā)生轉(zhuǎn)變,組織與性能會發(fā)生急劇變化。因此,短時間的使用試驗是不完全可靠的。快速使用試驗方法很多,但一般來說,試驗速度越快,結(jié)果的可靠性也越低。
鈦屬于熱力學(xué)極不穩(wěn)定的金屬之一,其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-1.63V,表面上總覆蓋著一層薄而致密的TiO2膜,因而鈦及鈦合金的穩(wěn)定電位編向正值,例如,鈦在25℃海水中的穩(wěn)定電位約為0.09V。電極電位大都是從熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算的,而且由于數(shù)據(jù)來源不同,可能會出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù),這是正常的。
鈦及鈦合金的表面總有一層薄薄的在空氣中自然生成的氧化膜,其優(yōu)異的抗蝕性就源于其表面總存在一層穩(wěn)定的、附著性強(qiáng)的、保護(hù)性好的氧化膜。這層保護(hù)膜的抗蝕性可用P/B比值表示。P/B值大于1的才有保護(hù)性,否則,抗蝕性低,但也不可大于2.5,如大于此值,則氧化膜內(nèi)的壓應(yīng)力增大,容易引起氧化膜破裂,抗蝕性下降,最佳值為1~2.5。
鈦在大氣或水溶液中會立即形成氧化膜,在室溫大氣中形成的膜厚為 1.2nm~1.6nm,并隨時間延長而增長,70天后增大到5nm,545天可增厚到 8nm~9nm。人為強(qiáng)化氧化條件,例如加熱,加氧化劑或陽極氧化等,可以加速氧化,增加膜厚,提高抗蝕性。
鈦及鈦合金表面上的氧化膜一般不是一種單一結(jié)構(gòu),其成分與結(jié)構(gòu)與生成條件相關(guān)。通常,在氧化膜與環(huán)境的界面上大都為TiO2,而在氧化膜與金屬界面上可能以TiO2為主,而中間為不同價態(tài)的過渡層,甚或是非化學(xué)當(dāng)量的氧化物,這表示鈦及鈦合金的表面氧化膜為復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。至于它們的形成過程,也不能簡單地理解為Ti與O2的直接反應(yīng)而成。一些研究學(xué)者提出過種種形成機(jī)理,俄羅斯學(xué)者認(rèn)為首先生成氫化物,然后于氫化物上形成純的氧化膜。