titaani on ruosteenkestävää metallia

titaanin ja ruostumattoman teräksen Vertailu

ruostumisesta puhuen kuulee usein ruostumattoman teräksen.
verrataanpa siis titaania ja ruostumatonta terästä korroosionkestävyyden suhteen.

ruostumatonta terästä on monenlaisia, mutta kun se on melko karkeasti mainittu, se on seos, jossa kromi ja nikkeli sekoitetaan rautaan. Kromi jne. tee passiivinen kalvo pinnalle, tämä suojaa sisustusta ja siitä tulee ruosteen kestävä metalli. Toistaiseksi se on sama kuin titaani.

ruostumattoman teräksen Passiivikalvo tuhoutuu usein hapon vaikutuksesta ja myös kloridi-ioni tuhoaa sen. Tämä korroosionkestävyys kloridi-Ionille on ero titaanin ja ruostumattoman teräksen välillä. (Tarkkaan ottaen se ei ole ainoa asia, pidä se täällä.)
myös ruostumaton teräs on seos, titaani on puhdas metalli, metallielementti. Jälleen on syy ero korroosionkestävyys titaani ja ruostumaton teräs. Katsotaan varsinainen ilmiö alta.

verrataan ensin korroosionkestävyyttä natriumkloridin vesiliuoksessa. (=Kuva: suolavesi = merivesi.)

happiatomit ja kloridi-ionit on helppo korvata ruostumattoman teräksen passiivikalvolla, jolloin syntyy helposti veteen liukenevaa metallikloridia. Sen osan filmi liukenee veteen ja katoaa. Koska myös hydrattavan kloridi-ionin säde on pieni, se kulkee helposti pintakerroksen hienojen huokosten läpi (kalvo liukenee veteen ja häviää), ja jos se kulkee, se ruostuu.

näin ollen ruostumaton teräs ei ole korroosionkestävä kloridi-ioneille.

tehtyään kauhan titaanilla …?
se ei ruostu, vaikka se olisi mudan peitossa.
en ole väsynyt, koska se on kevyt.
sitä voi käyttää varmuudella muihinkin asioihin kuin maahan.

sen sijaan koska titaanin oksidikalvo on stabiili kloridi-ioneja vastaan, sillä on myös erittäin korkea korroosionkestävyys kloridiliuoksissakin. Titaani syövytetään myös pelkistäviksi hapoiksi (kuten suolahapoksi ja rikkihapoksi), mutta se stabiloidaan lisäämällä pieni määrä hapettavaa ainetta. Tässä tapauksessa ole aina varovainen hapettavan aineen pitoisuuden suhteen.

lisäksi ruostumattomassa teräksessä voi esiintyä seostuksesta johtuvaa korroosiota tai passiivikalvon heikkoudesta johtuvaa korroosiota.

①
hitsausvyöhykkeen ympärillä olevan hitsausvyöhykkeen läheisyydessä kromikarbidi saostuu lämmitetyssä paikassa, ja sen lähellä olevan kromin määrä on puutteellinen. Siksi kromin aiheuttama passiivinen kalvo muuttuu vaikeasti muodostuvaksi ja syöpyy.
toisaalta titaani ei anna korroosionkestävyyttä sekoittamalla, titaani itsessään on aine, joka muodostaa passiivisen kalvon, joten korroosionkestävyys ei heikkene Hitsaamalla (silloin ei tarvitse ryhtyä mihinkään toimenpiteisiin, α-kotelo syntyy ja hitsatun osan lähellä olevat mekaaniset ominaisuudet heikkenevät, mutta tämä on toinen tarina.).

② Gap-korroosio, pistekorroosio, jännityskorroosion halkeilu, kun
kloridi-ionit tarttuvat ruostumattoman teräksen pintaan, passiivinen kalvo tuhoutuu edellä kuvatulla tavalla, mutta kun rasitusta kohdistetaan kyseiseen osaan, metallografisen rakenteen heikkeneminen jännityksen ja korroosion lisäksi keskittyy siihen osaan, jossa passiivinen kalvo muuttuu epävakaaksi (voima keskittyy heikkoon osaan). Tämän seurauksena korroosion muoto muuttuu halkeilevaksi ja jännitys tiivistyy yhä enemmän kärkeen, joten halkeamat etenevät kidevirtauksen kautta.

lisäksi säröisessä osassa ja rakoosassa, koska siinä oleva vesi ei vaihdu helposti, veteen on vaikea saada liuenneita happi-tai vetyioneja, minkä seurauksena hapettavan aineen konsentraation ero raon sisä-ja ulkopuolella menee ulos. Tämän jälkeen raon sisä-ja ulkopuolelle muodostuu hapettavan aineen konsentraatiosolu, jolloin kloridi-ionit vaeltavat halkeaman ulkopuolelta ja niistä tulee suuria konsentraatioita.

halkeama etenee yhä enemmän, ja vaikeissa tapauksissa se johtaa tuhoon. Jonkin verran sitten ydinvoimaloissa sattui useita onnettomuuksia ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa hitsatuissa putkissa, jotka halkeilivat huomattavasti ennen odotettua käyttöikää.
koska titaanin oksidikalvo on stabiili myös kloridi-ioneja vastaan, huoneenlämpötilassa se on lähes turvallinen rakokorroosiolle, pistekorroosiolle ja jännityskorroosiohalkeamille.

③ korroosionkestävyyden hajoaminen
Kylmätyöskentelyllä vaikka se tunnustetaan korroosioksi helposti kylmätyöstetyssä ruostumattomassa teräksessä, syy tähän ei valitettavasti ole selvä. On ajateltu, että raerajan liukuminen ja kannan keskittyminen raerajoihin voivat vaikuttaa kylmätyöskentelyn aiheuttaman passiivikalvon tuhoutumiseen, jota ei jostain syystä voitu regeneroida, ja lisäksi hienojen halkeamien oletetaan olevan tällaisten syy.

koska titaani on puhdas metalli ja passiivikalvo on myös vahva, raerajan liukuminen ja vastaavat eivät vaikuta korroosionkestävyyteen, ja titaanin tapauksessa halkeamat eivät vaikuta kloridi-ionien korroosionkestävyyteen jo tuntemassani huoneenlämpötilassa.