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博新杯中国青年腐蚀与防护研讨会
暨第九届全国青年腐蚀与防护科技论文讲评会
钛及钛合金耐蚀、抗氧化表面改性技术的发展现状
王宝云、孚争显、杜继红、乔宁
(西北有色金属研究院,陕西,西安710016)
摘要:本文综述了我国研究入员在钛及钛合金耐蚀、抗氧化表面处理方面的研究现状和必威体育精装版的
研究成果,通过分析认为:在研究钛表面改性层材料、表面处理工艺以及综合考虑提高表面性能
同时不降低基体力学性能等三个方面是今后的研究方向。
关键词: 钛合金,表面,耐蚀,抗氧化。
1.前言
钛材具有良好的耐蚀性能和抗氧化性能,但在盐酸、硫酸等非氧化性酸溶液中会发生
全面腐蚀;在NaCl的水溶液中发生缝隙腐蚀;在200℃的温度以上时就可以发生氧化。为
了改善钛材在上述环境中性能,必须进行表面处理。本文主要综述中国在钛及钛合金耐蚀、
抗氧化表面改性技术的发展现状。
2.耐蚀表面改性技术
由于钛自身具有优良的耐蚀性,一般不需要进行表面耐蚀处理,但为了防止钛在盐酸、硫酸
等非氧化性酸中的全面腐蚀;防止在NaCI等水溶液中的缝隙腐蚀;防止钛在作为不溶性电解阳
极使用中的炖化,有必要进行钛的表面处理。通常的表面处理大气氧化处理和涂覆贵金属等方法,
在大气氧化处理工艺中近几年出现的新成果不多,比较多的是涂覆贵金属和新出现的钛表面合金
化技术。
(1)涂覆贵金属
在钛表面涂覆贵金属主要是防止钛的缝隙腐蚀,Bettele…首次发现钛在含氟磷酸、湿法磷
酸制造过程中的缝隙腐蚀现象和1956年Schlmin幢1提出了关于钛缝隙腐蚀的报告,证实了钛在酸
性溶液中发生缝隙腐蚀的事实。之后人们通过以下两个途径来解决钛缝隙腐蚀问题(1)采用耐缝
隙腐蚀的钛合金,如Ti-Pd和Ti_Mo-Ni合金等;(2)表面处理,在钛表面涂覆Pdo/Ti02涂层。
在钛表面涂贵金属或其氧化物对改善钛的耐蚀性能极其有效,涂覆后的钛材与Ti一0.15Pd合金相
当。近几年围绕着这种工艺的两个缺点在开展工作,其一是围绕在有固体存在的流动性介质中,
贵金属膜有从钛表面剥落的现象,开展的结合性能好的涂覆工艺b1;其二是围绕降低成本开展的
涂层材料的研究工作H1。陈风云等人研究的新型PdO/TiOz涂层材料,提高了涂层的结合力,提高
了焊接性能,同时降低了成本,已批量用于钛管材的表面处理上。
(2)钛表面合金化
通过离子注入、离子渗金属、微弧氧化、氮化、无氢渗碳等工艺,在钛及钛合金表面形成表
面耐蚀钛合金。
离子渗金属:西北有色金属研究院周廉教授和太原理工大学徐重教授共同开发了钛表面耐蚀
钛合金工艺技术。他们采用双辉离子渗金属专利技术。存钛及钛合余表面渗入Ta、Pd、Mo--Ni
Ti.Mo—Ni等整体材料的耐蚀性能。
微弧氧化:赵树萍¨’71用微弧氧化工艺在钛表面生成金红石型TiOz和锐钛矿型Ti02结构的
氧化膜,改变了钛表面的电化学特性,提高了钛材耐接触腐蚀的能力。姜兆华等人¨1研究了在
磷酸盐一重铬酸钾体系中钛合金表面微弧氧化生成陶瓷涂层的工艺,由于加入了重铬酸钾,使表
面生成致密的TiOz.抗点蚀能力得到增强。
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暨第九届全国青年腐蚀与防护科技论文讲评会
等钛材表面渗氮,渗层达到0.3mm,表面呈金黄色泽。在20%以下的稀硫酸及盐酸中,当温度不
高于40℃时,具有良好的耐蚀性能,提高耐蚀性能数十倍至数百倍。
(3)钛阳极涂层
中国从1972年开始研究金属钛阳极u引,现在已大批量用于水处理、金属箔的制造、氯酸盐
制备、金属表面处理、阴极保护、电镀、海水去污等工业的领域生产中。在氯碱和氯酸盐生产用
色金属研究院制备的Ti/IrQ阳极在30%HzSQ、40℃、7000A/m2~10000A/m2的条件下,寿命
达到每副阳极可生产PS板1.5×lO”m。纳米钛阳极的研究主要是由唐电教授¨21领导的科研组在
层晶粒为等轴状,添加的Ti02有不能起到细化晶粒的作用。
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