标签： 钛的应用

钛的几种局部腐蚀特性

缝隙腐蚀

钛的耐缝隙腐蚀性能特别强，只有在少数的化工介质中发生缝隙腐蚀。钛的缝隙腐蚀与温度、氯化物浓度、pH值以及缝隙的尺寸有密切的关系。据有关资料介绍，湿氯气的温度在85℃以上时易产生缝隙腐蚀。例如某些厂在冷却器前先用一个填料塔直接冷却使湿氯气温度降至65～70℃后，再进入钛制冷却器，以提高抗缝隙腐蚀，效果也很显著。实践证明：降低温度是防止缝隙腐蚀行之有效的方法之一，在高温氯化钠溶液中也曾发生过钛缝隙腐蚀。总之，对于易产生缝隙腐蚀的部位及部件，如密封面，管板与管子胀接部位，板式换热器，塔盘与塔体接触部位以及塔内紧固件应采用Ti-0.2Pd等钛合金，在设计时应避免出现缝隙与滞流区。如塔内紧固件应尽量不采用螺栓连接。管板和管子采用胀接加密封焊接结构较单纯胀接好，对于法兰密封面，不宜采用石棉垫，应采用聚四氟乙烯膜包石棉垫。

高温腐蚀

钛的高温耐腐蚀性，取决于所处介质的特性和自身表面氧化膜的性能。钛在空气或氧化性气氛中，作结构材料能使用到426℃，但在250℃左右时，钛开始明显地吸氢，在完全的氢气气氛中，当温度升高到316℃以上时，钛吸氢变脆。因此，在没有经过广泛试验的情况下，钛不宜作温度高于330℃以上的化工设备使用，从吸氢及机械性能等考虑，全钛压力容器其使用温度不得超过250℃，热交换器用钛管使用温度上限约为316℃。

应力腐蚀

除个别的几种介质外，工业纯钛耐应力腐蚀极好，受应力腐蚀导致钛设备损坏的现象还是罕见的。工业钝钛只有在发烟硝酸，某些甲醇溶液或某些盐酸溶液，高温次氯酸盐，温度为300～450℃的熔盐或含NaCl气氛，二硫化碳，正己烷及干氯气等介质中才产生应力腐蚀。 钛在硝酸中随着NO2含量的增加和含水量的减少，其应力腐蚀破裂的倾向逐渐增大。在含20%游离NO2的无水硝酸中钛的应力腐蚀倾向达到最大。在浓硝酸中含有高于6.0%NO2和低于0.7%H2O时，既使在室温的情况下，工业纯钛也会发生应力腐蚀破裂。我国在98%浓硝酸中使用钛设备时曾发生过严重的应力腐蚀和爆炸。工业纯钛在10%的盐酸溶液中，有应力腐蚀破裂的敏感性，在含0.4%盐酸加甲醇溶液中钛产生应力腐蚀。

一、钛在化工介质中的耐腐蚀性

1、硝酸

硝酸是一种氧化性酸，钛在硝酸中，其表面保持一层致密的氧化膜。因此，钛在硝酸中有十分优良的耐腐蚀性。钛的腐蚀率随着硝酸溶液的温度升高而增大。温度在190～240℃、浓度在20%～70%之间，其腐蚀率最高可达10mm/a。但在硝酸溶液中加入少量含硅化合物，可抑制高温硝酸对钛的腐蚀；例如，在40%的高温硝酸溶液中加入硅酮油后，腐蚀率可降低到几乎等于零。也有资料介绍，在500℃以下，钛在40%～80%的硝酸溶液和蒸汽中具有高度的耐腐蚀性。在发烟硝酸中，当含有 二氧化氮在2%以上时，由于含水量不足引起强烈的放热反应，而导致爆炸。

2、硫酸

硫酸是强还原性酸，钛对低温低浓度的硫酸溶液有一定的耐腐蚀。在0℃时，可耐浓度达20%的硫酸腐蚀，随着酸的浓度和温度的升高，腐蚀率增加。因此钛在硫酸中的稳定性差，甚至在溶解氧室温下，钛只能耐5%的硫酸腐蚀。在100℃下，钛只能耐0.2%的硫酸腐蚀。氯对钛在硫酸中的腐蚀有抑制作用，但在90℃，硫酸浓度为50%时，氯反而引起钛腐蚀加速，甚至引起着火。钛在硫酸中的耐腐蚀性可通过向溶液中通入空气、氮气或添加氧化剂、高价重金属离子来改善，因此，钛在硫酸中无太大的实用价值。

3、碱液

钛在大多数碱性溶液中具有良好的耐腐蚀性能，腐蚀率随着溶液的浓度和温度而渐增，在碱液中有氧、氨或二氧化碳存在时，会加速钛的腐蚀，在含有氧化氢的碱液中，钛的耐腐蚀性很差。但在氢氧化钠溶液中的耐腐蚀性比氢氧化钾好，既使在高温高浓度的氢氧化钠溶液中也有较强的耐腐蚀能力。如钛在130℃、73%氢氧化钠溶液中的腐蚀率仅为0.18mm/a,钛与其它金属所不同的是它在氢氧化钠溶液中不会产生应力腐蚀破裂，但长期暴露可能产生氢脆。因此，钛在苛性碱和其它浓度碱性溶液中使用温度应是≤93.33℃。

4、氯气

钛在氯气中的稳定性视氯中含水量而定。但在干氯气中不耐蚀，而且有引起燃烧的危险。 因此，钛材用于氯气中一定要保持一定的含水量，在氯气中保持钛钝化所需含水量与氯气的压力、流速、温度等因素有关。

5、有机介质

钛在汽油、甲苯、苯酚、甲醛、三氯乙烷、醋酸、柠檬酸、一氯代醋酸等中具有较高的耐腐蚀性。在沸点及不充气的情况下，钛在25%以下的甲酸中会受到严重腐蚀，在含醋酐的溶液中，钛不仅受到严重的全面腐蚀而且会产生孔蚀。对于许多有机合成过程中所接触的复杂有机介质如在生产环氧丙烷、苯酚、丙酮、氯代醋酸等化学介质中，钛的耐蚀性优于不锈钢和其它结构材料。

钛的几种局部腐蚀特性

缝隙腐蚀

钛的耐缝隙腐蚀性能特别强，只有在少数的化工介质中发生缝隙腐蚀。钛的缝隙腐蚀与温度、氯化物浓度、pH值以及缝隙的尺寸有密切的关系。据有关资料介绍，湿氯气的温度在85℃以上时易产生缝隙腐蚀。例如某些厂在冷却器前先用一个填料塔直接冷却使湿氯气温度降至65～70℃后，再进入钛制冷却器，以提高抗缝隙腐蚀，效果也很显著。实践证明：降低温度是防止缝隙腐蚀行之有效的方法之一，在高温氯化钠溶液中也曾发生过钛缝隙腐蚀。总之，对于易产生缝隙腐蚀的部位及部件，如密封面，管板与管子胀接部位，板式换热器，塔盘与塔体接触部位以及塔内紧固件应采用Ti-0.2Pd等钛合金，在设计时应避免出现缝隙与滞流区。如塔内紧固件应尽量不采用螺栓连接。管板和管子采用胀接加密封焊接结构较单纯胀接好，对于法兰密封面，不宜采用石棉垫，应采用聚四氟乙烯膜包石棉垫。

高温腐蚀

钛的高温耐腐蚀性，取决于所处介质的特性和自身表面氧化膜的性能。钛在空气或氧化性气氛中，作结构材料能使用到426℃，但在250℃左右时，钛开始明显地吸氢，在完全的氢气气氛中，当温度升高到316℃以上时，钛吸氢变脆。因此，在没有经过广泛试验的情况下，钛不宜作温度高于330℃以上的化工设备使用，从吸氢及机械性能等考虑，全钛压力容器其使用温度不得超过250℃，热交换器用钛管使用温度上限约为316℃。

应力腐蚀

除个别的几种介质外，工业纯钛耐应力腐蚀极好，受应力腐蚀导致钛设备损坏的现象还是罕见的。工业钝钛只有在发烟硝酸，某些甲醇溶液或某些盐酸溶液，高温次氯酸盐，温度为300～450℃的熔盐或含NaCl气氛，二硫化碳，正己烷及干氯气等介质中才产生应力腐蚀。 钛在硝酸中随着NO2含量的增加和含水量的减少，其应力腐蚀破裂的倾向逐渐增大。在含20%游离NO2的无水硝酸中钛的应力腐蚀倾向达到最大。在浓硝酸中含有高于6.0%NO2和低于0.7%H2O时，既使在室温的情况下，工业纯钛也会发生应力腐蚀破裂。我国在98%浓硝酸中使用钛设备时曾发生过严重的应力腐蚀和爆炸。工业纯钛在10%的盐酸溶液中，有应力腐蚀破裂的敏感性，在含0.4%盐酸加甲醇溶液中钛产生应力腐蚀。

综上所述，钛在酸碱中的耐腐蚀性很强，它能在酸碱中形成氧化膜，但是也是有条件的，希望能对您在用我们的材料的时候有帮助。

1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。

当年，产量只有2吨。

1955年产量激增到2万吨。

1972年，年产量达到了20万吨。

钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。

现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计，目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。　　

钛的耐热性很好，熔点高达1725℃。

在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。

钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。　　

现在，人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常坚固，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。　　

钛耐腐蚀，所以在化学工业上经常要用到它。

过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件就要统统换掉。

现在，用钛来制造这些部件，虽然成本比不锈钢部件贵一些，但是它可以连续不断地使用五年，计算起来反而合算得多。　　

钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强，可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。

因此，不论在冶炼或者铸造的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。

现在，人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。　　

人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很轻易溶解在钢水里，当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的质量。

所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。　　

当超音速飞机飞行时，它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼，一到二三百度也会吃不消，必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验，在这种低温下，钛仍然有很好的韧性而不发脆。　　

利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。

比方，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。　　

钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。

以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。非凡可贵的是钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。　　

二氧化钛是世界上最白的东西，1克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。

世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。

在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。　　

四氯化钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气味，在湿空气中便会大冒白烟——它水解了，变成白色的二氧化钛的水凝胶。

在军事上，人们便利用四氯化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。凡是在海洋上，水气多，释放四氯化钛，形成的浓烟就象一道白色的长城，挡住了敌人的视线。

在农业上，人们利用四氟化钛来防霜。

钛酸钡晶体有这样的特性：当它受压力而改变外形的时候，会产生电流，一通电又会改变外形。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。