Как мы все знаем, титановые материалы могут использоваться для самых разных целей, от ортопедических имплантатов до сердечно-сосудистых устройств. Так вот вопрос, ржавеют ли титан и титановые сплавы? Ржавчина титана зависит от его коррозионной стойкости. Титан и титановые сплавы не ржавеют в традиционном смысле этого слова, потому что они не состоят из железа, которое обычно ржавеет. Однако титан может подвергаться коррозии в определенных средах, например в присутствии хлора. Коррозионная стойкость титана в большинстве случаев лучше, чем у нержавеющей стали, поэтому в последние годы многие высококачественные часы выбрали титан в качестве материала циферблата. При комнатной температуре титан спокойно может лежать в различных растворах сильных кислот и оснований, даже самая свирепая кислота — царская водка не может этого сделать. Это свойство делает его широко используемым в морской воде. Кто-то однажды провел эксперимент, поместил титановый лист в морскую воду и вынул его через пять лет, за исключением роста большого количества моллюсков и донных растений, но никакой ржавчины.

Одной из основных причин высокой коррозионной стойкости титановых сплавов является наличие на поверхности металла сплошных защитных оксидных пленок, которые практически невидимы, но химически и физически устойчивы к большинству веществ. Они также обладают отличными ремонтными свойствами, позволяя оксидному слою залечивать любые повреждения на поверхности. Даже если пленка по какой-либо причине повреждена, она может быстро и автоматически восстановиться. Поэтому титан обладает отличной коррозионной стойкостью в окислительных и нейтральных средах.

Титан ржавеет в ситуациях, когда он подвергается воздействию раствора, содержащего большое количество железа. Однако этот тип коррозии не затрагивает большинство титановых сплавов. С другой стороны, это проблема для некоторых типов сплавов. Кроме того, для подавления коррозии под напряжением требуется небольшое количество воды. Элемент железа в титане может влиять на коррозионную стойкость некоторых его сред. Причина увеличения железистых элементов часто заключается в том, что железо проникает в сварочный проход во время сварки. В это время коррозия имеет неравномерные свойства. Кроме того, когда железо используется для поддержки титанового оборудования, наличие загрязненных железом участков на контактной поверхности железа и титана почти неизбежно ускоряет коррозию, особенно в присутствии водорода. При механическом повреждении пленки оксида титана на загрязненной поверхности водород проникает в металл. В зависимости от температуры, давления и других условий водород диффундирует соответственно, что заставляет титан давать различную степень водородной хрупкости. Следовательно, титан должен избегать поверхностного загрязнения железом при использовании в системах со средними температурами и давлением, а также в водородосодержащих системах.

Титановые сплавы подвержены щелевой и точечной коррозии, которые представляют собой формы локальной коррозии, которые могут возникать в присутствии хлора и других галогенов, а также в морской воде. Самый распространенный титановый сплав Ti-6Al-4V обладает высокой устойчивостью к коррозии в большинстве сред, но на него может повлиять щелевая коррозия и точечная коррозия в морской среде. Поэтому важно понимать механизмы образования коррозии. Другие распространенные агрессивные среды включают азотную кислоту, которая может вызвать пирофорные реакции, и серную кислоту, которая может привести к щелевой коррозии. Кроме того, TiO может воздействовать на высокотемпературные растворы, такие как HCl; В зависимости от концентрации и pH раствора титан может страдать от общей коррозии, щелевой коррозии и водородного охрупчивания.

Щелевая коррозия является наиболее распространенной формой коррозии титана. Это может произойти в труднодоступных местах или когда соединение между металлом и окружающим материалом повреждено. Это может быть связано с прилипанием отложений технологического потока или прокладок. Кроме того, поверхностный оксидный слой титана может быть разрушен крупными гранулами в морской воде. В отличие от других металлов, титан не окисляется, то есть не пропускает кислород. Толщина оксидной пленки увеличивается при термическом окислении и легировании. Однако титан может подвергаться воздействию других веществ, таких как HF, что может вызвать коррозию под напряжением. Чтобы защитить металл, его обычно помещают в атмосферу, содержащую кислород. Некоторые титановые сплавы подвергаются термообработке для повышения вязкости разрушения и прочности материала. Во время этого процесса к титану добавляются легирующие элементы. К ним относятся никель, молибден и драгоценные металлы, которые облегчают катодную деполяризацию и повышают коррозионную стойкость титана.

Как правило, титан и титановые сплавы являются предпочтительным металлом для самых разных применений. Они не легко ржавеют и обладают высокой устойчивостью к коррозии. Тем не менее, они могут подвергаться определенным формам локальной коррозии в определенных средах, например, в присутствии хлора или в морской среде.