一、鈦金屬的耐腐蝕性

鈦桶,鈦槽,鈦缸,鈦坩堝是一種金屬元素，灰色，熔點(diǎn)高達(dá)1668±4℃。鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米(20℃)，鈦沒有磁性，鈦可以通過溫度或電壓變化把鈦的表面變化成五顏六色，鈦的塑性也很好，可以完成各種形狀的加工;鈦灰色，原子序數(shù)22，相對(duì)原子質(zhì)量47.87。能在氮?dú)庵腥紵埸c(diǎn)高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè)。

鈦槽將成為飾品行業(yè)的新經(jīng)濟(jì)突破點(diǎn)，由于鈦屬于新型的首飾用材，加之其本身具有"親生物"性。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對(duì)任何殺菌方法都適應(yīng)，與皮膚接觸不會(huì)發(fā)生任何傷害人體的優(yōu)點(diǎn)，在近年里，逐步被國(guó)內(nèi)外許多大的品牌所選用;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(shí)，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。但是有機(jī)酸中除了甲酸、草酸和相當(dāng)濃度的檸檬酸之外，鈦都不會(huì)被腐蝕。例如在乙二酸、丁酸、乳酸、順丁烯二酸、羥基丁二酸(苯果酸)、丹寧酸和酒石酸等有機(jī)酸中，鈦的耐蝕性很強(qiáng)。

二、幾種常見強(qiáng)酸鈦的表現(xiàn)

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(xiàn)微黃、淡黃、土黃、棕黃到藍(lán)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(yōu)良的耐腐蝕性，鈦的腐蝕速率隨著硝酸溶液的溫度升高而增大，溫度在190～230。C，濃度在20％～70％之間，其腐蝕速率最高可達(dá)近10mm／a。圖2—12為鈦在高溫硝酸中腐蝕速率。但是硝酸溶液中加人少量含硅化合物，可抑制高溫硝酸對(duì)鈦的腐蝕。例如，在40％的高溫硝酸溶液中加入聚硅氧烷油后，腐蝕速率可降低到幾乎等于零。也有資料介紹，在500。C以下，鈦在40％～80％的硝酸溶液和蒸氣中具有高度的耐蝕性。相反，在硝酸中加入磷化物則導(dǎo)致鈦腐蝕加速，利用的這一特性可以配制它的酸洗液。在發(fā)煙硝酸中，當(dāng)含有二氧化碳在2％以上時(shí)，由于含水量不足引起強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，而導(dǎo)致?lián)]發(fā)。鈦與硝酸之間發(fā)生揮發(fā)的可能性與硝酸中N02和水的含量關(guān)系．如圖2—13所示。但是鈦在80％或更低的濃度的硝酸中不會(huì)發(fā)生揮發(fā)，在170q2、(20％～80％)HN0，中的試驗(yàn)已證實(shí)了這一結(jié)論。鈦在80％以上高溫硝酸中應(yīng)用的可能性，從安全考慮，尚需作進(jìn)一步研究，在低于500℃的溫度下，鈦在硝酸鹽的熔融混合物(50％KN03+50％NaN02和40％NaN03+7％KN03+53％NaN02)中不會(huì)燃燒反應(yīng)的傾向。

硫酸是強(qiáng)還原性酸，鈦對(duì)低溫低濃度的硫酸溶液有一定的耐腐蝕能力，在0℃時(shí)，可耐濃度達(dá)20％的硫酸腐蝕，隨著酸的濃度和溫度的升高，腐蝕率增加。因此鈦在硫酸中的穩(wěn)定性差，甚至在溶解氧室溫下，鈦只能耐5％的硫酸腐蝕，在100℃下，鈦只能耐0．2％的硫酸腐蝕，氯對(duì)鈦在硫酸中的腐蝕有抑制作用。但在90℃，硫酸濃度為50％時(shí)，氯反而引起鈦腐蝕加速，甚至引起著火。鈦在硫酸中的耐腐蝕性可通過向溶液中通入空氣、氮?dú)饣蛱砑友趸瘎?、高價(jià)重金屬離子來改善。能起緩作用的主要添加劑是高價(jià)鐵、高價(jià)銅、Ti4+、鉻酸銀、二氧化錳、硝酸、氯氣以及有機(jī)緩蝕劑僅一亞硝基化合物，醌和蒽醌衍生物還有某些絡(luò)合型緩蝕劑。總體來說，鈦在硫酸中無太大的實(shí)用價(jià)值。

鹽酸是還原性酸，鈦在鹽酸中，即使在室溫下，它的穩(wěn)定性也比較差。腐蝕率隨酸溶液的濃度和溫度的升高而逐漸增加。因此，鈦材一般適應(yīng)于常溫3％和100℃、0．5％的鹽酸溶液中工作，鈦雖然不耐鹽酸溶液的腐蝕，但也可通過合金化，陽(yáng)極鈍化和添加緩蝕劑等方法來提高鈦材的耐腐蝕能力。屬于強(qiáng)氧化無機(jī)化合物類鈦的最有效緩蝕劑有硝酸、重鉻酸鉀、次氯酸鈉、氯氣、氧以及高價(jià)重金屬離子(主要是Fe¨、Cu’2+、少量的貴金屬)；有機(jī)緩蝕劑有氧化性有機(jī)化合物，偶氯化合物、醌和蒽醌衍生物、雜環(huán)化合物、絡(luò)合型緩蝕劑，所以在生產(chǎn)實(shí)踐中，仍有使用價(jià)值。

酸也屬于還原性酸。鈦在磷酸中的腐蝕率比鹽酸或硫酸低，但比硝酸高。鈦一般適用于20。C、30％或35℃、20％通氣或不通氣磷酸。鈦在磷酸中的耐蝕隨酸濃度與溫度的升高而漸增，這與鈦鹽酸中的情況相似。鈦在磷酸中發(fā)生如下腐蝕反應(yīng)，即2Ti+2H，P04=2TiP04+2H：。與鈦在硫酸、鹽酸中的情況相似，磷酸中加入氧化劑或其他緩蝕劑有利于改善鈦在磷酸中的耐蝕性。銀、汞也有利于改善，鈦在磷酸中的耐蝕性，硝酸亦是有效的氧化劑。氫氟酸和氟硅酸是最強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，即使在常溫極稀的氫氟酸中，鈦也會(huì)遭到激烈的腐蝕。因此，在氫氟酸中完全不能應(yīng)用。鈦不僅在氫氟酸中遭到迅速腐蝕，而且在含氟的酸性介質(zhì)(如氟硅酸、氟硼酸)中亦會(huì)遭到強(qiáng)烈腐蝕。鈦與氫氟酸的腐蝕反應(yīng)為Ti+6HF=TiF，+3H，。TiF，是多孔的腐蝕產(chǎn)物，無任何保護(hù)作用，因而腐蝕以很快速發(fā)展，鈦在與氫氟酸與鹽酸或硫酸的混酸中更易溶解。除因濃酸與金屬相互作用使鈦腐蝕外，F(xiàn)一與Ti4+的絡(luò)合作用加速了鈦的溶解，這一反應(yīng)為Ti+6HF=TiF64+2H++2H2在其他酸，如氫溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸中加入少量可溶性氟化物使鈦的腐蝕率增加幾十倍。酸性氟化物溶液，如NaF、KHF：也會(huì)使鈦遭到嚴(yán)重的腐蝕。在氫氯酸中尚沒找到理想的緩蝕劑。