NİYOBYUM, TANTAL VE TİTANYUMUN KOROZYON DİRENCİNİ KEŞFEDİN

Bu makale niyobyum, tantal ve titanyumun korozyon direncini kapsamlı bir şekilde açıklayacaktır.

Niyobyum

Niyobyum tantalın kardeş unsurudur. Niyobyum az miktarda FLUORÜR İYONUNA toleranslıdır. Korozyona ve sıvı metallere karşı dirençli, yüksek sıcaklıklarda dayanıklılık.

Diğer reaktif metallerde olduğu gibi, niyobyum da korozyon direncini pasif, sıkı bir şekilde yapışan oksit filme borçludur.

Niyobyumun korozyon özellikleri tantala benzer, ancak daha agresif ortamlara karşı daha az dirençlidir.

Öne Çıkanlar

Diğer reaktif metallerin aksine, niyobyum az miktardaki metallerin varlığını tolere edecektir. florür iyonu. Dayanıklı birkaç malzemeden biridir. su kralı.

Niyobyum ve tantal alkali hizmette hidrojen ile kırılgan hale gelebilir.

Niyobyumun havadaki oksidasyon hızı sıcaklıkla artar ve 500°C'nin üzerinde oldukça hızlı hale gelir. Bu nedenle, niyobyum daha yüksek sıcaklıklarda kullanıldığında, zararlı oksidasyonu en aza indirecek kaplamalar kullanılmalıdır.

Uygulamalar

Yüksek sıcaklıklardaki mukavemet özelliğinden dolayı korozyon direnci nedeniyle füzelerde ve havacılıkta ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır.

Özellikler

• Atomik: Hayır. 41
• Atomik: Ağ. 92.9064
• Özgül Ağırlık: 8.57
• Erime Noktası: 2477˚C
• Termal Genleşme Katsayısı: 6,9 X 10^-6/°K
• Özgül Isı: 0,063 cal/g/°K
• Nihai Çekme Dayanımı (Oda Sıcaklığında, Tavlanmış): 30 ksi
• Akma Çekme Mukavemeti (Oda Sıcaklığında, Tavlanmış): 15 ksi
• Zehir Oranı: 0,38
• Esneklik Modülü: 15 X 10⁶ psi
• Yeniden Kristalleşme Sıcaklığı: 800˚C–1200˚C

Niyobyum agresif ortamlara tantaldan daha az dayanıklıdır. Bununla birlikte, kral suyunu ve asidik çözeltilerdeki az miktardaki florür iyonunu tolere edecektir. Oksitleyici koşullar altında özellikle dayanıklıdır. Niyobyum Pb, Cd, Cs, Cu, Ga, Li, Mg gibi bir dizi metal eriyiğine karşı dayanıklıdır. Ancak malzeme Al, Be, Ni, Zn ve Co’ya karşı dayanıklı değildir.

Niyobyum birçok metale ve kimyasala karşı dayanıklıdır. Niyobyumun yüksek direnci düşük ağırlıkta elde edilebiliyor ve nispeten düşük sıcaklıkta oluşturulabiliyor. Böylece renkli madeni para yuvalarına, korozyona dayanıklı buharlaştırma teknelerine ve diğer elmas yetiştirme potalarına dönüştürülebilir.

Tantal

Tantal Korozyona en dayanıklı metal malzemelerden biridir, asit saldırılarına karşı camla kıyaslanabilir bir direnç gösterir.

Tantal, tüm pasif, reaktif metal ailesine benzeyen, sıkı bir şekilde yapışan oksit filmi nedeniyle korozyona dayanıklıdır. Metal elektronik, füze teknolojisi, kimya endüstrileri ve tıp alanında kullanım için kabul görmüştür. Tantal birçok asit ve tuz çözeltisinin saldırısına karşı dayanıklıdır. Isı eşanjörleri, reaksiyon kapları, bayonet ısıtıcılar, termo kuyular, cerrahi implantlar ve radyasyon koruyucuların imalatında kullanılır.

Dezavantajları

• Tantal alkali çözeltilerde hidrojen gevrekleşmesine karşı kolay.
• Şiddetli oksidasyon nedeniyle tantal yaklaşık 300°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda havada kullanılmamalıdır.

Tantal, hidroflorik asit dışındaki mineral asitlere, florür iyonları içeren asit çözeltilerine veya serbest kükürt trioksite karşı direnç gösteren, korozyona en dirençli sünek metallerden biridir ve alkali malzemeler tarafından kırılganlaştırılır. Tantal, kardeş metal niyobyumla aynıdır ve lityum ve sodyum-potasyum dahil birçok erimiş metale karşı dayanıklıdır.

Özellikler

• Atomik: Hayır. 73
• Atomik: Ağ. 180.9479
• Özgül Ağırlık: 16.654
• Erime Noktası: 2996˚C
• Termal Genleşme Katsayısı: 6,5 X 10^-6/°K
• Özgül Isı: 0,033 cal/g/°K
• Nihai Çekme Dayanımı (Oda Sıcaklığında, Tavlanmış): 41 ksi
• Akma Çekme Mukavemeti (Oda Sıcaklığında, Tavlanmış): 25 ksi
• Zehir Oranı: 0,35
• Esneklik Modülü: 27 X 10⁶ psi
• Yeniden Kristalleşme Sıcaklığı: 900˚C–1200˚C

Tantalın birçok malzeme tarafından korozyona karşı direnci aşağıdaki Korozyon Direnci Tablosunda örneklenmiştir.

MADDE	TEPKİ
Asetik asit	20-392° (68-738°F), tüm konsantrasyonlar: Saldırı yok
Hava veya Oksijen	Oda sıcaklığında: pratik olarak kararlı 600°C'nin (1112°F) üzerinde: Ta oksitlerin koruyucu yüzeylerinin oluşumu
Sulu Amonyak	Pratik olarak saldırı yok
Su Regia	Soğuk ve sıcak: neredeyse hiç saldırı yok
Karbon (Grafit)	Yüksek sıcaklıklarda: karbür oluşumu
Karbon Dioksit	1200°C'nin (2912°F) üstünde: oksidasyon
Karbonmonoksit	Kızıl sıcaklıkta: reaksiyon (C ve O'nun emilmesi) 1400°C'nin üzerindeki yüksek vakumda: CO oluşumu
Kromik Klorür Asit	20-100°C (68-212°F), konsantre: saldırı yok
Sulu Kostik	Soğuk: pratik olarak stabilSıcak: gözle görülür atak
Erimiş Kostik	Stabil
Klor	250°C'de (464°F): saldırı başlangıcı 450°C'nin (842°F) üzerinde: şiddetli reaksiyon
Ferrik Klorür	19°C (66°F) Kaynama, %5-30 konsantrasyon: saldırı yok
Hidrokarbonlar	800-1000°C'nin (1472-1832°F) üzerinde: karbür oluşumu 1400°C'nin (2552°F) üzerinde: tam karbürleme
Hidroklorik asit	Soğuk ve Sıcak: saldırı yok
Hidroflorik Asit	Güçlü Saldırı
Hidroflorik ve Nitrik Asit	Hızlı çözünme
Hidrojen	300-400°C'nin (572-752°F) üzerinde: hidrit oluşumu 1000°C'nin (1832°F) üzerinde: hidrojenin çok hafif çözünürlüğü 600-700°C'nin (1112-1292°F) üzerindeki yüksek vakumda: hidrojenin oluşumu
Hidrojen peroksit	Konsantre: saldırıya karşı iyi direnç
Hidrojen Sülfür	Kızıl sıcaklıkta: sülfür oluşumu
Nitrik asit	Soğuk ve Sıcak: saldırı yok
Azot	150°C'ye (302°F) kadar: saldırı yok 800°C'nin (1472°F) üzerinde: nitrür oluşumu
Oksalik Asit	20-96°C (68-205°F), doymuş: saldırı yok
Fosforik Asit	85% concentration, 145-210°C (293-410°F): no attack
Potasyum Hidroksit	110°C (230°F), %5 konsantrasyon: saldırı yok
Sodyum Hidroksit	100°C (230°F), %5 konsantrasyon: saldırı yok 100°C (230°F), @ konsantrasyon: hızlı saldırı
Buhar	Kızıl sıcaklıkta: hızlı oksidasyon
Kükürt Dioksit	300°C'ye (572°F) kadar: kararlı
Sülfürik Asit	Soğuk ve sıcak: saldırı yok
Erimiş Metaller:
Sodyum	1200°C'ye (2192°F) kadar: dayanıklı
Magnezyum	1150°C'ye (2102°F) kadar: dayanıklı
Lityum, Potasyum, Kurşun	1000°C'ye (1832°F) kadar: dayanıklı
Bizmut	900°C'ye (1652°F) kadar: dayanıklı
Merkür	600°C'ye (1112°F) kadar: dayanıklı
Çinko	500°C'ye (932°F) kadar: dayanıklı
Galyum	450°C'ye (842°F) kadar: dayanıklı
Refrakter Oksitler:
alümina	1900°C'ye (3452°F) kadar: kararlı
Berilya	1900°C'ye (2912°F) kadar: kararlı
Magnezya	1800°C'ye (3272°F) kadar: kararlı
Zirkonya	1600°C'ye (2912°F) kadar: kararlı
Kesmek	1900°C'ye (3452°F) kadar: kararlı

Titanyum

Genel Korozyon

Titanyum, deniz suyu, tuzlu sular, inorganik tuzlar, ağartıcılar, ıslak klor, alkalin çözeltiler, oksitleyici asitler ve organik asitler dahil olmak üzere çok çeşitli ortamlarda korozyona karşı mükemmel dirence sahiptir. Titanyum florürlerle, güçlü indirgeyici asitlerle, çok güçlü kostik çözeltilerle ve susuz klorla uyumsuzdur.

Yanıcı özelliği nedeniyle titanyum saf oksijen hizmetine uygun değildir.

Titanyum sulu çözeltilere herhangi bir toksik iyon salmaz, böylece kirliliğin önlenmesine yardımcı olur.

Aralık Korozyonu

Titanyum, tuz çözeltilerinde çatlak korozyonuna karşı mükemmel dirence sahiptir ve genellikle paslanmaz çeliklerden daha iyi performans gösterir. Alaşımsız CP titanyum (1, 2, 3 ve 4. dereceler) genellikle herhangi bir pH'ta 80°C'nin (175°F) altındaki sıcaklıklarda çatlak korozyonuna maruz kalmaz.

Paladyum alaşımlı CP titanyum (7, 11, 16 ve 17. dereceler) daha dayanıklıdır ve tipik olarak 250°C'nin (480°F) altındaki sıcaklıklarda ve 1'den yüksek pH'ta çatlak korozyonuna maruz kalmaz.

Mikrobiyolojik Etkilenen Korozyon (MIC)

Titanyumun MIC'e karşı bağışık olduğu görülüyor. Biyolojik kirlenmeye maruz kalırlar, ancak bu klorlama ile kontrol edilebilir (titanyuma zarar vermez).

Galvanik Korozyon

Titanyum reaktif bir metal olmasına rağmen yüzeyinde oluşan pasif filmin aşırı stabilitesi nedeniyle tipik olarak asil bir davranış sergiler. Bu nedenle diğer metallerle birleştiğinde katot görevi görür. Titanyum galvanik korozyondan etkilenmez ancak diğer metallerin korozyonunu hızlandırabilir.

Gerilmeli Korozyon Çatlaması

CP titanyum, sıcak klorür tuzu çözeltilerinde stresli korozyon çatlamasına karşı mükemmel dirence sahiptir.

Erozyon Korozyon

CP Titanyum, 40 m/sn'nin üzerindeki hızlarda akış kaynaklı korozyona ve erozyon korozyonuna karşı mükemmel direnç gösterir.

Hidrojen Kırılganlığı

Özellikler

Titanyum bazı koşullar altında hidrojen kırılganlığına karşı hassastır. Bu genellikle düşük mukavemetli derece 1 ve derece 2 titanyum alaşımları için yüksek mukavemetli titanyum alaşımlarına göre daha az problemdir. Hidrojenin titanyum tarafından emilmesi normalde sıcaklık 80°C'nin (175°F) üzerinde olduğunda ve titanyum aktif bir metale veya etkilenmiş bir akıma galvanik olarak bağlandığında veya pH 3'ten az veya 12'den büyük olduğunda meydana gelir.

Mükemmel korozyon direnci titanyum alaşımları metal yüzeyler üzerinde çok kararlı, sürekli, yüksek derecede yapışkan ve koruyucu oksit filmlerin oluşması sonucu oluşur. Titanyum metali oldukça reaktif olduğundan ve oksijene karşı son derece yüksek bir afiniteye sahip olduğundan, bu faydalı yüzey oksit filmleri, taze metal yüzeyler havaya ve/veya neme maruz kaldığında kendiliğinden ve anında oluşur. Aslında, ortamda en azından oksijen veya su izleri mevcutsa, hasar görmüş bir oksit filmi genellikle kendini anında yeniden iyileştirebilmektedir. Bununla birlikte, oksijen kaynağının bulunmadığı susuz koşullar titanyumun korozyonuna neden olabilir, çünkü koruyucu film hasar gördüğünde yenilenemeyebilir.

Titanyum alaşımları üzerinde oluşan koruyucu yüzey oksitlerinin doğası, bileşimi ve kalınlığı çevre koşullarına bağlıdır. Çoğu sulu ortamda oksit tipik olarak TiO'dur.₂ancak TiO dahil diğer titanyum oksitlerin karışımlarından oluşabilir₂, Eğer₂O₃ve TiO. Yüksek sıcaklıkta oksidasyon, TiO'nun rutil olarak bilinen, kimyasal olarak dirençli, oldukça kristalli formunun oluşumunu teşvik etme eğilimindeyken, daha düşük sıcaklıklar genellikle TiO, anataz veya rutil ile anatazın bir karışımının daha amorf formunu üretir.

Doğal olarak oluşan bu filmler tipik olarak 10 nm'den daha az kalınlığa ve gözle görülemese de TiO; oksit kimyasal olarak oldukça dirençlidir ve sıcak, konsantre HCl, H dahil çok az maddenin saldırısına uğrar.₂BU YÜZDEN₄, NaOH ve (en önemlisi) HF. Bu ince yüzey oksidi aynı zamanda hidrojene karşı oldukça etkili bir bariyerdir.

Titanyumun genel korozyon direnci, aşağıdaki stratejilerden biri veya bunların bir kombinasyonu ile geliştirilebilir veya genişletilebilir:

• Alaşımlama
• Çevreye inhibitör ilaveleri
• Değerli metal yüzey işlemleri
• Termal oksidasyon
• Anodik koruma.

Alaşımlama. İndirgeyici ortamlarda genel korozyona karşı direnci artırmanın belki de en etkili ve tercih edilen yolu, titanyumun belirli elementlerle alaşımlanmasıdır. Yararlı alaşım elementleri arasında değerli metaller (>0ağırlıkça %0,05 Pd), nikel ( >= ağırlıkça %0,5) ve/veya molibden (>= ağırlıkça %4).

Bu eklemeler, alaşım potansiyelini oksit film pasifleştirmesinin mümkün olduğu asil yöne kaydıran düşük hidrojen aşırı voltajına sahip alanlar sağlayarak katodik depolarizasyonu kolaylaştırır. Belirli değerli metallerin nispeten küçük konsantrasyonları (ağırlıkça %0,1 civarında), indirgen asit ortamlarda titanyumun korozyon direncini önemli ölçüde arttırmak için yeterlidir.

Bu faydalı alaşım ilaveleri, ticari olarak temin edilebilen çeşitli titanyum alaşımlarına dahil edilmiştir. titanyum-paladyum alaşımları (7. ve 11. sınıflar), Ti-0.3Mo-0.8Ni (12. sınıf), Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo, Ti-15Mo-5Zr ve Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo. Bu alaşımların tümü daha sıcak ve/veya daha güçlü HCl, H'ye genişletilmiş uygulama sunar₂BU YÜZDEN₄, H₃PO₄ve alaşımsız titanyumla karşılaştırıldığında diğer indirgeyici asitler.

Yüksek molibden alaşımları, yüksek mukavemet, düşük yoğunluk ve üstün korozyon direncinin benzersiz bir kombinasyonunu sunar.

Referans

TİTANYUMUN KOROZYON DİRENCİ – O korkuyor

DENİZ SUYU VE SÜLFÜRİK ASİTTE NİYOBYUM, TANTAL VE TİTANYUMUN KOROZYON DİRENCİ

Niyobyum, tantal ve bunların alaşımlarının sıcak hidroklorik ve fosforik asit çözeltilerindeki korozyon davranışı

Olağanüstü Korozyon Önleme için Platin ve Titanyumu Birleştiren Platinleştirilmiş Titanyum Anotlar