表2-8 列出钛在一系列无机酸中的腐蚀速度,硫酸、盐酸、硝酸和磷酸是工业上最常见的无机酸介质。一般说来,钛在氧化性介质中(如硝酸,铬酸,次氯酸和高氯酸等)的耐腐蚀性较好,而在还原性酸中(如稀硫酸溶液,盐酸溶液等),由于氧化膜的钝性遭到破坏,腐蚀速度比较大,并且随温度和浓度的升高而增加。在还原性酸中,重金属盐的添加可以起到明显的缓蚀作用,钛钯合金和钛镍钼合金也比工业纯钛的耐腐蚀性强得多。
事实证明钛是硝酸溶液加热设备的最佳金属材料。钛制换热器经受193℃左右的60%硝酸,使用多年未发现腐蚀。在沸腾的40%和68%的硝酸中,开始有一些腐蚀,经过短时间之后钛的钝性恢复了,腐蚀速度又明显降低,这可能与钛离子的缓蚀作用有关系。
在输送和生产硝酸时,钛具有广泛的应用,此时不锈钢显示均匀腐蚀或晶间腐蚀。在沸腾温度以下的硝酸中钛是很耐腐蚀的。但是在高温的硝酸中,钛的耐腐蚀性取决于硝酸的纯度。在高温的纯硝酸用液或硝酸蒸气下,相比20%~60%的硝酸,钛的腐蚀比较明显。各种金属离子如 Si、Cr、Fe、Ti 等,即使含量很低,也可减缓钛在高遍硝酸房液的腐蚀,在高温硝酸溶液中,钛比不锈钢显示出更强的耐腐蚀性。钛的腐蚀产物(Ti4+)、是一个非常好的硝酸腐蚀的缓蚀剂。
虽然钛一般对于各种浓度和温度的硝酸都是耐腐蚀的,但是必须着重指出的是,钛在红烟硝酸中具有着火的危险;国内外均有这方面的事故报道,所以不能用于有红烟硝酸的系统之中,该事故的研究结果已经表明,着火反应总是紧接着激烈的腐蚀作用而发生的,腐蚀作用是在晶间发生的,并且留下非常分散的细小的钛颗粒,从而在氧化剂(如发烟硝酸)存在下引起着火。研究已经证明,着火反应必须在水含量低于1.34%和 NO2含量高于6%的情配下发生。
在常温的通空气的硫酸中,工业纯钛只能耐5%以下的硫酸溶液,如果温度下降到0℃左右,则硫酸浓度可以提高到20%。如果温度提高到溶液沸腾,则硫酸浓度即使降到0.5%也仍然会腐蚀金属钛。在相同温度下,硫酸溶液中通入氮气,钛的腐蚀速度明显大于通空气的情况,这种腐蚀的规律在其他还原性无机酸中基本上相同。
在室温时,工业纯钛可以耐7%以下的盐酸溶液,温度升高耐腐蚀性显著下降。而钛镍钼合金可以耐9%的盐酸溶液,钛钯合金可以耐27%的盐酸。高价重金属离子,如铁、镍、铜、钼等,可以显著提高钛的耐腐蚀性,这是湿法冶金工业中钛已经成功用于盐酸系统的原因。
在室温时,工业纯钛可以耐30%以下磷酸溶液。温度升高到60℃,则浓度下降到大约10%。在温度100℃时,磷酸浓度只能保持在2%左右,温度达到沸腾时不加速钛的腐蚀。