钛合金棒在有机化合物及二氧化硫等物质中的耐腐蚀性

1、无机酸

硫酸、盐酸、硝酸和磷酸是工业上最常见的无机酸介质。一般说来，钛合金棒在氧化性介质中（如硝酸，铬酸，次氯酸和高氯酸等）的耐腐蚀性较好，而在还原性酸中（如稀硫酸溶液，盐酸溶液等），由于氧化膜的钝性遭到破坏，腐蚀速度比较大，并且随温度和浓度的升高而增加。在还原性酸中，重金属盐的添加可以起到明显的缓蚀作用，钛钯合金和钛镍钼合金也比工业纯钛的耐腐蚀性提高很多。

硝酸作为氧化性酸的典型代表，钛在各种条件下的腐蚀速度，可以预计都是很低的，事实证明钛是硝酸溶液加热设备的最佳金属材料。钛制换热器经受193℃左右的60%硝酸，使用多年未发现腐蚀。在沸腾的40%和68%的硝酸中，开始有一些腐蚀，经过短时间之后钛的钝性恢复了，腐蚀速度又明显降低，可能与钛离子的缓蚀作用有关系。

在输送和生产硝酸时，钛具有广泛的应用，此时不锈钢显示均匀腐蚀或晶间腐蚀。在沸腾温度以下的硝酸中钛是很耐腐蚀的。但是在高温的硝酸中，钛的耐腐蚀性取决于硝酸的纯度。在高温的纯硝酸溶液或硝酸蒸气下，当硝酸浓度处于20%～60%时腐蚀比较明显一些。各种金属离子即使含量很低，如Si、Cr、Fe、Ti等，也有减缓钛在高温硝酸溶液中的腐蚀作用。在高温硝酸溶液中，钛比不锈钢显示出更强的耐腐蚀性。钛的腐蚀产物（Ti4+），是一个非常好的硝酸腐蚀的缓蚀剂。

虽然钛一般对于各种浓度和温度的硝酸都是耐腐蚀的，但是必须指出的是，钛在发烟硝酸中具有着火的危险，国内外均有这方面的事故报道，所以不能用于发烟硝酸系统中。该事故的研究结果已经表明，着火反应总是紧接着激烈的腐蚀作用而发生的。腐蚀作用是在晶间发生的，并且留下非常分散的细小的钛颗粒，从而在氧化剂（如发烟硝酸）存在下引起着火。研究已经证明，着火反应是在水含量低于1.34%和NO2含量高于6%的情况下发生的。

在常温的通空气的硫酸中，工业纯钛只能耐5%以下的硫酸溶液，如果温度下降到0℃左右，则硫酸浓度可以提高到20%。如果温度提高到溶液沸腾，则硫酸浓度可以提高到20%。如果温度提高到溶液沸腾，则硫酸浓度即使降到0.5%也仍然会腐蚀的。在相同温度下，硫酸溶液中通入氮气，钛的腐蚀速度明显大于通空气的情况。这种腐蚀规律在其他还原性无机酸中基本上相同。

在室温时，工业纯钛可以耐7%以下的盐酸溶液，温度升高耐腐蚀性显著下降。而钛镍钼合金可以耐9%的盐酸溶液，钛钯合金可以达到27%。高价重金属离子，如铁、镍、铜、钼等，可以显著提高钛的耐腐蚀性，这是湿法冶金工业中钛已经成功用于盐酸系统的原因。

在室温时，工业纯钛可以耐30%以下的磷酸溶液。温度升高到60℃，则浓度下降到大约10%。在温度100℃时，磷酸浓度只能保持在2%左右，温度到达沸腾则又不加速钛的腐蚀。

2、有机酸及有机化合物

钛在有机化合物中的腐蚀速度，通常都是相当耐腐蚀的，但是它的实际耐腐蚀性还是与有机酸溶液的还原性与氧化性的大小有关系的。现在知道的有机酸中，只有为数不多的几个会腐蚀钛材，例如不通空气的热甲酸、热草酸、浓三氯乙酸等。而一旦通入空气之后，钛的腐蚀速度又明显下降了。有机化合物介质的含水量和空气都有利于钛维持其钝性，高温和无水的环境应该注意到有机化合物分解放氢的可能，这有可能导致钛的吸氢和氢脆的危险。尽管钛在有机化合物介质中的腐蚀并不严重，但是必须充分注视氢脆与应力腐蚀的敏感性。

钛可以耐广泛浓度和温度的乙酸，并且已经用在204℃和67%的对苯二酸和己二酸中。在柠檬酸、酒石酸、单宁酸、乳酸等有机酸中都有很好的耐腐蚀性。

3、碱

钛及钛合金加工材在碱和碱性介质中具有很强的耐腐蚀性。不论是氢氧化钠、氢氧化钾，还是氨水、氢氧化钙、氢氧化钙、氢氧化镁，都是很耐腐蚀的。钛在沸腾的饱和氢氧化钙、氢氧化镁和氨水中，腐蚀速度几乎为0。在高温高浓度的氢氧化钠溶液中，如188℃的50%-73%溶液，腐蚀速度才可能超过1.09mm/a。尽管如此，钛在高温碱溶液中的氢脆敏感性不能忽视。当温度超过77℃，碱溶液的pH值大于12时，钛在碱溶液中的吸氢和氢脆可能性特别应予以注意。

4、氢气氛

钛棒在含氢气的环境中很容易吸收氢，氢脆是钛的及其危险的破坏现象。当温度低于80℃时，只要没有大的拉应力，钛的吸氢速度极慢，基本上没有氢脆的危险。在无水的高温高压纯氢环境中，钛具有严重的吸氢倾向并导致氢脆。氢气中的水含量可以显著阻止钛的吸氢作用。当氢气氛中水含量大于2%时，吸氢量已经很小，当水含量大于22%以后，吸氢量基本上都等于0。

钛的表面状态对于吸氢的影响很大，其表面氧化膜的完整性，是氢向钛基体扩散渗透的有效屏障。数据表明，阳极氧化的钛由于阳极氧化膜的有效屏障作用，吸氢量大幅度下降，甚至达到完全阻止吸氢作用。尽管如此，钛仍然不推荐在纯氢的环境中使用，即使阳极氧化的钛也是如此，因为只要阳极氧化膜局部损坏就会导致不可挽回的破坏性后果。

5、氧气氛

钛在371℃以下可以抵抗空气的热氧化，表面生成浅黄色氧化膜。当温度升到426℃，随着热氧化膜厚度的增加，表面变成蓝色。温度继续上升到426℃以上，随着时间的延长生成很厚的氧化膜。当温度达到649℃以上之后，钛不再具有抗氧化能力，由于吸收大量的氧引起钛材的发脆。

钛可以耐受各种大气的腐蚀，在海洋大气中曝露24年，其平均腐蚀速度可以忽略不计。但是在高氧含量的气氛中，应该密切注意着火和燃烧的可能。国外报道，环境的氧含量低于35%时不会发生着火，但是只要一旦起燃，即使氧含量低于35%也会迅速发展。着火危险往往发生在钛的新鲜表面，如断裂面或擦伤面等。

6、氮和氨气氛

钛与538℃以上的纯氮反应生成金黄色的氮化钛表面膜，温度高于816℃由于氮化钛的扩散引起钛的变脆。

在室温钛不被无水的液态氨腐蚀，在40℃的腐蚀速度也极低，另外也不受氨气氛的影响。但是氨气在150℃以上分解，生成氢和氮，此时存在氢脆的可能性。实验已经表明220℃以上的氨气氛中表面形成氢化物剥落，腐蚀速度达到11.2mm/a。

7、二氧化硫和硫化氢气氛

钛在二氧化硫和硫化氢气氛中是耐腐蚀的。在硫化氢气体或硫化氢溶液中未发现腐蚀、吸氢或应力腐蚀开裂的问题。在温度高达260℃的硫化氢环境中，没有呈现钛的全面腐蚀和点腐蚀迹象。与铁形成电偶（包括铁污染）时硫化氢可能促进钛的吸氢作用，应该引起充分注意。