Titanlegeringer, sammensatt av titan som basismetall sammen med andre elementer, tilbyr en rekke fordeler som lav tetthet, høyt styrke-til-vekt-forhold, utmerket korrosjonsbestandighet og gunstige prosesseringsegenskaper. Disse egenskapene gjør titanlegeringer til et ideelt valg for romfartskonstruksjonsmaterialer. I virkelige produksjonsmiljøer kan ulike typer korrosjon forekomme i titanlegeringer, hver med sine distinkte former og underliggende mekanismer. Denne artikkelen gir en omfattende oversikt over korrosjonsformene og mekanismene knyttet til titanlegeringer, og fremhever deres betydning og implikasjoner.
Spaltekorrosjon
Spaltekorrosjon oppstår ved sprekker eller defekter av metallkomponenter når en elektrolytt danner et stillestående mikromiljø, noe som resulterer i lokalisert korrosjon. I nøytrale og sure løsninger er sannsynligheten for kontaktkorrosjon i titanlegeringssprekker betydelig høyere enn i alkaliske løsninger. Kontaktkorrosjon påvirker imidlertid ikke hele sprekkoverflaten, men fører til slutt til lokalisert perforasjonssvikt.
Pittingkorrosjon
Titan viser utmerket motstand mot gropkorrosjon i de fleste saltløsninger. Imidlertid er gropkorrosjon mer utsatt for å forekomme i ikke-vandige løsninger og kokende konsentrerte kloridløsninger. I slike miljøer angriper halogenidioner den passive filmen på titanoverflaten, noe som fører til lokalisert gropdannelse med gropdiametre som er mindre enn deres dybder. Visse organiske medier kan også indusere gropkorrosjon på titanlegeringer i halogenidløsninger. Pitting-korrosjon i titanlegeringer forekommer vanligvis under høykonsentrasjons- og høytemperaturforhold. I tillegg er spesifikke forhold og begrensninger nødvendige for gropdannelse i sulfid- og kloridmiljøer.
Hydrogenforskjørhet
Hydrogensprøhet (HE), også kjent som hydrogenindusert sprekkdannelse eller hydrogenskade, er en av de tidlige feilmekanismene i titanlegeringer. Den passive oksidfilmen på overflaten av titan og dets legeringer har høy styrke, og følsomheten for hydrogensprøhet øker med økende styrke. Dermed er hydrogensprøheten til den passive filmen på titanlegeringer svært følsom.
Galvanisk korrosjon
Den passive oksidfilmen på overflaten av titan fremmer et positivt skift i titans elektrodepotensial, og forbedrer dets syre- og vannbestandighet. Imidlertid kan det relativt høye potensialet til titanlegeringer skape en elektrokjemisk krets med andre metaller i kontakt, noe som fører til galvanisk korrosjon. Titanlegeringer er utsatt for galvanisk korrosjon i to typer medier: den første typen inkluderer springvann, saltløsninger, sjøvann, atmosfære, salpetersyre, eddiksyre, etc., hvor det stabile elektrodepotensialet til Cd, Zn og Al er mer negativ enn Ti, noe som resulterer i en betydelig økning (6-60 ganger) i hastigheten på anodisk korrosjon. Den andre typen inkluderer H2SO4, HCl, etc., hvor Ti kan være i passivert eller aktivert tilstand. Imidlertid forekommer den ofte observerte galvaniske korrosjonen under kontakt vanligvis i den første typen korrosive medier. Anodiseringsbehandlinger brukes vanligvis for å danne modifiserte lag på underlagets overflate, som hindrer galvanisk korrosjon.
Å forstå de ulike formene for korrosjon og deres mekanismer i titanlegeringer er avgjørende for å designe korrosjonsbestandige materialer og strukturer. Spaltkorrosjon, gropkorrosjon, hydrogensprøhet og galvanisk korrosjon er fremtredende korrosjonsformer som kan påvirke ytelsen og integriteten til titanlegeringer i forskjellige miljøer.
