2. Kontrola okoliša: Uklanjanje lokaliziranih okidača korozije
2.1 Onečišćenje željezom i sprječavanje vodikove krtosti
Kontaminacija željezom predstavlja jedan od najpodmuklijih-uzroka razgradnje titana koji se mogu{1}}spriječiti. Kada se čestice željeza ugrade u površine titana tijekom izrade, rukovanja ili održavanja, nastaje galvanski par. Pod određenim pH uvjetima i scenarijima galvanske korozije iznad 75 stupnjeva (165 stupnjeva F), ovaj par tjera atomski vodik u matricu titana, stvarajući krte hidridne faze koje ozbiljno smanjuju duktilnost.
Istraživanja potvrđuju da apsorpcija vodika počinje kada onečišćenje željezo/nikl ostane na površinama od titana. Ako sadržaj vodika prelazi 500 ppm, komponente se lome pod opterećenjem. Potpuna prevencija zahtijeva uklanjanje onečišćenja željezom dekapiranjem dušičnom kiselinom prije kondicioniranja kamenca.
Kritične mjere kontrole:
- Namjenski alati od nehrđajućeg čelika ili-legure bakra za sva rukovanja titanom-strogo zabranjen kontakt s ugljičnim čelikom
- Odvojena proizvodna područja koja sprječavaju unakrsnu-kontaminaciju prašinom od brušenja ugljičnog čelika
- Pasivacija dušičnom kiselinom (20–40% HNO₃) za površinsku dekontaminaciju prije zavarivanja ili toplinske obrade
- Čišćenje nakon-zavarivanja sa štitnicima koji se vuku od inertnog plina za sprječavanje kontaminacije-izazvane oksidacijom
Čistoća proizvodnje i popravka ostaje vitalna za izbjegavanje hidriranja titana. Reakcija hidridiranja može se nastaviti sve dok ne dođe do potpunog gubitka duktilnosti, a svako prolazno naprezanje može slomiti zahvaćene komponente-bilo zbog poremećaja procesa ili tijekom operacija održavanja.
2.2 Upravljanje pukotinskom korozijom u servisu klorida
Korozija u pukotinama javlja se u tijesnim prazninama koje su svojstvene strukturnom dizajnu-prirubničkih spojeva, brtvenih površina, proširenja cijevi-na-cijevne ploče i vijčanih spojeva-ili ispod naslaga kamenca koji prekrivaju površine titana. Dok su rana istraživanja sugerirala da je titan otporan na koroziju pukotina u morskoj vodi, kasnija su istraživanja potvrdila da visoko{5}}temperaturni kloridni mediji (kao što su izmjenjivači topline morske vode) i vlažna okolina plinovitog klora doista mogu izazvati napad pukotina.
Osjetljivost na pukotinsku koroziju u titanu slijedi redoslijed Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-kloridna okruženja predstavljaju najveći rizik, suprotno ponašanju titana u vezi s rupičastom korozijom. Nadalje, pukotine nastale između titana i ne-metalnih materijala (PTFE, azbest) pokazuju veću osjetljivost od sučelja titana-na-titana. Tijekom perioda inkubacije, smanjenje kisika unutar pukotine pomiče katodne reakcije prema van dok se anodno otapanje odvija unutra; kloridni ioni migriraju prema unutra kako bi održali ravnotežu naboja, a hidroliza iona titana snižava pH-potencijalno padajući ispod 1-ubrzavajući razgradnju pasivnog filma.
Protokol ublažavanja:
- PTFE-obložene ili ne-metalne kompozitne brtve stabiliziraju lokalno elektrokemijsko okruženje i smanjuju vjerojatnost korozije u pukotinama
- Smanjite razmake na površini prirubnice preciznom strojnom obradom (hrapavost površine Ra Manje od ili jednako 3,2 μm)
- Za radne temperature veće od 60 stupnjeva u kloridnim-ležajevima, navedite TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) za povećanje otpornosti na koroziju u pukotinama
- Periodično rastavljanje i pregled brtvenih površina tijekom planiranih radova{0}}uklanjaju bijele naslage TiO₂ koje ukazuju na aktivan napad pukotina
3. Površinski inženjering: Povećanje tvrdoće i smanjenje trošenja
Relativno niska površinska tvrdoća titana (približno 250-350 HV za žarene komercijalno čiste vrste) ograničava njegovu izvedbu pod abrazivnim trošenjem, struganjem i kliznim kontaktom. Tehnologije modifikacije površine rješavaju ovo ograničenje bez ugrožavanja mehaničkih svojstava podloge.
3.1 Plazma nitriranje za otpornost na trošenje
Plazma nitriranje stvara čvrste slojeve spoja TiN i Ti₂N na površinama titana, dramatično poboljšavajući otpornost na trošenje. Za TA7 leguru titana koja je plazma nitrirana na 800 stupnjeva tijekom 10 sati, debljina nitriranog sloja doseže približno 5 μm, s površinskom tvrdoćom koja je 1183,6 HV0,05-2,6 puta veća od tvrdoće nenitrirane podloge. Još značajnije, stopa trošenja smanjuje se za više od 99,3% u usporedbi s netretiranim materijalom.
Ni{0}}nitriranje u plazmi s lukom na 500 stupnjeva s prednaponom od 400 V i radnim tlakom od 1,5 Pa proizvodi guste slojeve TiN i Ti₂N. Optimalna otpornost na habanje javlja se pri omjeru dušika-vodika od 2:1 u mješavini procesnog plina. Ova tehnologija poboljšava površinska svojstva TC4 (Ti-6Al-4V) bez mijenjanja mikrostrukture matrice ili ukupnih mehaničkih karakteristika - proširujući sigurne radne granice za aplikacije u zrakoplovnoj i pomorskoj tehnici.
3.2 Anodna oksidacija za obnovu barijere protiv korozije
Anodizacija proizvodi kontrolirani TiO₂ film na površinama od titana, čija debljina je precizno određena primijenjenim istosmjernim naponom-obično od 10 do 100 volti. Oksidni sloj raste izravno iz osnovnog metala putem atomskog -vezivanja, čime se eliminiraju rizici od delaminacije povezani s nanesenim premazima. Debljina filma određuje karakteristične interferencijske boje:
| Napon (V) | Boja | Približna debljina oksida |
| 15 | Bronca | 30 - 50 nm |
| 25 | Ljubičasta | 50 - 70 nm |
| 40 | Plava | 70 - 90 nm |
| 70 | Zlato | 100 - 120 nm |
| 90 | Ružičasta/magenta | 120 - 150 nm |
Anodizacija služi i u estetske i u funkcionalne svrhe. Za primjene održavanja, anodna oksidacija regenerira pasivni film na površinama od titana koji pokazuje promjenu boje ili ranu -fazu korozije. Proces vraća punu otpornost na koroziju bez potrebe za zamjenom komponenti. Tvrdoća filma TiO₂ kreće se od HV 300–500-niže od nitriranih površina, ali dovoljna za opću kemijsku upotrebu gdje je abrazivno trošenje minimalno.
Nastavak...
