許多鈦合金以力學(xué)性能為主要發(fā)展方向，應(yīng)用于航空和航天工業(yè)。但是隨著鈦在一般工業(yè)中的應(yīng)用擴(kuò)大，鈦在不同介質(zhì)中的耐腐蝕特性，也已經(jīng)成為人們關(guān)注的重點。一般而論，使鈦的氧化膜處于穩(wěn)定的介質(zhì)，也就是使金屬鈦維持耐蝕性的介質(zhì)。所以這個介質(zhì)一般都是氧化性的介質(zhì)，或者是中性、弱還原性的介質(zhì)。如海水、氯化物溶液、氧化性無機(jī)酸溶液、溶度低于3% HCI和低于4% H2SO4溶液等。而鈦在還原性酸溶液中是不耐腐蝕的，鈦合金Ti-Pd（如Ti-0.2Pd及Ti-0.05Pd）和Ti-Ni -Mo（如Ti0.8Ni-0.3Mo）的耐腐蝕性有所提高。而還原性酸中添加重金屬鹽有明顯的緩蝕作用，可以提高鈦的耐腐蝕性。氧化性介質(zhì)太強(qiáng)的情形，例如干氯氣、發(fā)煙硝酸等，由于破壞了原有的氧化膜，使得鈦表面的氧化反應(yīng)過于激烈，則鈦存在諸如爆炸著火等非常危險的情況。

　　表2-8～表2-12分別是2級工業(yè)純鈦在不同狀態(tài)和各種濃度和溫度下，各種不同介質(zhì)中的腐蝕速度。表2-8為無機(jī)酸溶液（含無機(jī)酸中添加化合物)，表2-9為有機(jī)酸和有機(jī)化合物溶液，表2-10 為無機(jī)鹽溶液，表2-11為堿溶液，表2-12為其他介質(zhì)。從表2-8～表2-12提供的數(shù)據(jù)可以知道，鈦的腐蝕速度不僅取決于介質(zhì)種類、濃度和溫度，而且取決于介質(zhì)狀態(tài)（如充氣情況，添加化合物情況等)。表2-13和表2-14是兩種耐腐蝕鈦合金（Ti-0.2Pd和Ti0.7Ni-0.3Mo）的腐蝕速度數(shù)據(jù)，說明這類鈦合金在還原性無機(jī)酸中耐腐蝕性顯著提高。在腐蝕數(shù)據(jù)的這些表格之后，對于鈦在各種介質(zhì)的腐蝕情況分別進(jìn)行簡要說明，以便進(jìn)一步深人和全面的了解鈦的腐蝕情況，提供更加可靠和全面的選材資訊。

　　表2-8 工業(yè)純鈦在無機(jī)酸溶液中的腐蝕

　　表2-9 工業(yè)純鈦在有機(jī)酸溶液和有機(jī)化合物中的腐蝕

　　表2-10 工業(yè)純鈦在無機(jī)鹽溶液中的腐蝕

　　表2-11 工業(yè)純鈦在堿溶液中的腐蝕

　　表2-12 工業(yè)純鈦在其他介質(zhì)中的腐蝕

　　由于鈦在還原性介質(zhì)中耐腐蝕性不良，表2-8～表2-12的腐蝕數(shù)據(jù)較少提供這方面的信息。而二級工業(yè)純鈦加入0.2%鈀（我國記為Ti-0.2Pd）和鈦鎳鉬合金（即Ti-0.3％Mo-0.8%Ni，我國記為Ti-Ni-Mo）具有較好的耐腐蝕性。表2-13和表2-14給出Ti-0.2Pd及Ti-Ni-Mo在某些介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)。從表2-13及表2-14的腐蝕數(shù)據(jù)與表2-8～表2-12對應(yīng)項的比較，可以明確地判斷出這兩個鈦合金具有比工業(yè)純鈦更好的耐腐蝕性，尤其在還原性無機(jī)酸的溶液中。

　　表2-13 鈦合金Ti-0.2-Pd在某些介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)

　　表2-14 Ti-Ni-Mo合金的腐蝕數(shù)據(jù)

　　(1）氯氣，氯化物和含氯的化合物

　　在各種金屬材料中鈦在濕氯氣，氯化物溶液等介質(zhì)中是最耐腐蝕的，因此已經(jīng)得到廣泛應(yīng)運。鈦在干氯氣中產(chǎn)生劇烈的腐蝕、甚至引起著火和自燃、“干”與“濕”的界限與環(huán)境溫度和合金成分等因素有關(guān)，根據(jù)國外報道的數(shù)據(jù)，工業(yè)純鈦在200℃的氯氣中維持鈍態(tài)的最低水含量的為1.5%，而在通常的溫度下，最低水含量只要保持為0.3%-0.4％就不致于著火，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合金可以在更低的水含量下維持金屬的鈍態(tài)。

　　除了高溫與高濃度的ZnCl2、AIC13和CaCl2之外，鈦在大部分氯化物溶液中都是耐腐蝕的。但是必須嚴(yán)密注意鈦材在高溫高濃度氯化物溶液中的縫隙腐蝕，尤其在與聚四氟乙烯等有機(jī)化合物材料相接觸時，縫康腐蝕更加嚴(yán)重，鈦在含氯的化合物，諸如氯酸鹽，亞氯酸鹽、次氯酸鹽和過氯酸鹽等溶液中都是非常耐腐蝕的，這已經(jīng)由鈦長期在漂白廠，電解氯廠和廢水處理廠的成功應(yīng)用所證實。

　　鈦與氯的反應(yīng)生成四氯化鈦，這是一個放熱反應(yīng)。如果介質(zhì)中含水量很低，釋放的熱量可以促使鈦的燃燒，直到干氯氣或鈦耗盡。如果氯氣中含有水，四氯化鈦就會發(fā)生水解反應(yīng)，生成白色的氫氧化鈦。氯氧化鈦是一種穩(wěn)定的固體化合物，而不像四氯化鈦（沸點為136℃）那樣是具有強(qiáng)烈揮發(fā)性的液體。

　?。?）溴、碘和氟及其化合物

　　鈦對于溴和碘的耐腐蝕性與氯相仿，只要維持一定量的水分就可以保證鈦不至于腐蝕但是鈦在氟、氫氟酸或酸性氟化物溶液中，即使?jié)舛群艿鸵彩遣荒透g的，而且?guī)缀鯖]有任何緩蝕劑可以利用，因此鈦不推薦用于接觸氟氣氛的情形。酸性氟化物溶液由于存在氫氟酸，從而迅速腐蝕鈦。然而某些與金屬離子絡(luò)合的氟化物，或極其穩(wěn)定的氟化物（如氟碳化合物)，一般也可能不會腐蝕鈦。

　　（3）河水、海水

　　鈦在河水和海水中都具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性，尤其在海水中的耐腐蝕性更加可貴，可以毫不夸張地說，鈦是所有天然水中最耐腐蝕的金屬材料。鈦在高溫水及水蒸氣（如>300℃）中可能有些變色或失光，甚至可能有少許增重，但是不會引起腐蝕。

　　鈦在溫度高達(dá)260℃的海水中很耐腐蝕，鈦管凝汽器在污染海水中已經(jīng)使用20多年，只發(fā)現(xiàn)稍微變色而沒有腐蝕跡象。由于鈦在海水中既不腐蝕又無毒性，海生物附著是一個相當(dāng)頭疼的實際問題。工業(yè)純鈦在海水中的耐縫隙腐蝕、耐點蝕和耐沖擊腐蝕性都比較理想,應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞的敏感性也不嚴(yán)重。在高速度的流動海水（例如 36.6m/s）中，沖蝕違度有些提高。當(dāng)海水中含有沙粒等摩擦性顆粒時，對于鈦的耐沖蝕性有一些影響，但是不像銅合金和鋁合金那樣嚴(yán)重。在海水中，鈦也是最理想的抗空泡腐蝕的材料。

　　（4）無機(jī)酸

　　表2-8 列出鈦在一系列無機(jī)酸中的腐蝕速度，硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸是工業(yè)上最常見的無機(jī)酸介質(zhì)。一般說來，鈦在氧化性介質(zhì)中（如硝酸，鉻酸，次氯酸和高氯酸等）的耐腐蝕性較好，而在還原性酸中（如稀硫酸溶液，鹽酸溶液等)，由于氧化膜的鈍性遭到破壞，腐蝕速度比較大，并且隨溫度和濃度的升高而增加。在還原性酸中，重金屬鹽的添加可以起到明顯的緩蝕作用，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合金也比工業(yè)純鈦的耐腐蝕性強(qiáng)得多。

　　事實證明鈦是硝酸溶液加熱設(shè)備的最佳金屬材料。鈦制換熱器經(jīng)受193℃左右的60%硝酸，使用多年未發(fā)現(xiàn)腐蝕。在沸騰的40％和68％的硝酸中，開始有一些腐蝕，經(jīng)過短時間之后鈦的鈍性恢復(fù)了，腐蝕速度又明顯降低，這可能與鈦離子的緩蝕作用有關(guān)系。

　　在輸送和生產(chǎn)硝酸時，鈦具有廣泛的應(yīng)用，此時不銹鋼顯示均勻腐蝕或晶間腐蝕。在沸騰溫度以下的硝酸中鈦是很耐腐蝕的。但是在高溫的硝酸中，鈦的耐腐蝕性取決于硝酸的純度。在高溫的純硝酸用液或硝酸蒸氣下，相比20%～60%的硝酸，鈦的腐蝕比較明顯。各種金屬離子如 Si、Cr、Fe、Ti 等，即使含量很低，也可減緩鈦在高遍硝酸房液的腐蝕，在高溫硝酸溶液中，鈦比不銹鋼顯示出更強(qiáng)的耐腐蝕性。鈦的腐蝕產(chǎn)物（Ti4+)、是一個非常好的硝酸腐蝕的緩蝕劑。

　　雖然鈦一般對于各種濃度和溫度的硝酸都是耐腐蝕的，但是必須著重指出的是，鈦在紅煙硝酸中具有著火的危險；國內(nèi)外均有這方面的事故報道，所以不能用于有紅煙硝酸的系統(tǒng)之中，該事故的研究結(jié)果已經(jīng)表明，著火反應(yīng)總是緊接著激烈的腐蝕作用而發(fā)生的，腐蝕作用是在晶間發(fā)生的，并且留下非常分散的細(xì)小的鈦顆粒，從而在氧化劑（如發(fā)煙硝酸）存在下引起著火。研究已經(jīng)證明，著火反應(yīng)必須在水含量低于1.34%和 NO2含量高于6%的情配下發(fā)生。

　　在常溫的通空氣的硫酸中，工業(yè)純鈦只能耐5％以下的硫酸溶液，如果溫度下降到0℃左右，則硫酸濃度可以提高到20％。如果溫度提高到溶液沸騰，則硫酸濃度即使降到0.5%也仍然會腐蝕金屬鈦。在相同溫度下，硫酸溶液中通入氮氣，鈦的腐蝕速度明顯大于通空氣的情況，這種腐蝕的規(guī)律在其他還原性無機(jī)酸中基本上相同。

　　在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐7%以下的鹽酸溶液，溫度升高耐腐蝕性顯著下降。而鈦鎳鉬合金可以耐9%的鹽酸溶液，鈦鈀合金可以耐27％的鹽酸。高價重金屬離子，如鐵、鎳、銅、鉬等，可以顯著提高鈦的耐腐蝕性，這是濕法冶金工業(yè)中鈦已經(jīng)成功用于鹽酸系統(tǒng)的原因。

　　在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐30％以下磷酸溶液。溫度升高到60℃，則濃度下降到大約10%。在溫度100℃時，磷酸濃度只能保持在2%左右，溫度達(dá)到沸騰時不加速鈦的腐蝕。

　　(5)有機(jī)酸及有機(jī)化合物

　　在有機(jī)化合物中（表2-9)，通常鈦都是相當(dāng)耐腐蝕的，但是它的實際耐腐蝕性還是與有機(jī)酸溶液的還原性與氧化性的大小有關(guān)系?，F(xiàn)在知道的有機(jī)酸中，只有為數(shù)不多的幾個會腐蝕鈦材，例如不通空氣的熱甲酸、熱草酸、濃三氯乙酸等。而一旦通入空氣之后，鈦的腐蝕速度又明顯下降了，有機(jī)化合物介質(zhì)的含水量和空氣都有利于鈦維持其鈍性，高溫和無水的環(huán)境應(yīng)該性意到有機(jī)化合物分解放氫的可能，這有可能導(dǎo)致鈦的吸氫和發(fā)生氫脆的危險。盡管鈦在有機(jī)化合物介質(zhì)中的腐蝕并不嚴(yán)重，但是必須充分重視鈦氫脆與應(yīng)力腐蝕的敏感性。

　　鈦可以耐廣泛濃度和溫度的乙酸，并且已經(jīng)用在204℃和67％的對苯二酸和己二酸中。在檸檬酸、酒石酸、單寧酸、乳酸等有機(jī)酸中鈦都有很好的耐腐蝕性。

　　(6)堿

　　如表2-10所示，鈦在堿和堿性介質(zhì)中具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。不論是氫氧化鈉、氫氧化鉀，還是氯氧化銨、氫氧化鈣、氫氧化鎂，鈦都是很耐腐蝕的。鈦在沸騰的飽和氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化銨中，腐蝕速度幾乎為0。在高溫高濃度的氫氧化鈉溶液中，如188℃的59％-73%溶液，腐蝕速度才可能超過1.09mm/a。盡管如此，鈦在高溫堿溶液中的氯脆敏感性不能忽視。當(dāng)溫度超過 77℃，堿溶液的pH 值大于12時，鈦在堿溶液中的吸氫和氫脆可能性特別度該注意。

　?。?）氫氣氛

　　鈦在含氫氣的環(huán)境中是很容易吸收氫，氫脆是鈦的極其危險的破壞現(xiàn)象。當(dāng)溫度低于即80℃時，只要沒有大的拉應(yīng)力，鈦的吸氫速度極慢，基本上沒有氫脆的危險。在無水含量的高溫高壓純氫環(huán)境中，鈦具有嚴(yán)重的吸氫傾向并導(dǎo)致氫脆。氫中的水含量可以顯著阻止鈦的吸氫作用，表 2-15是在316℃、5.5MPa的氫氣氛中暴露96h，測定不同水含量對干鈦的吸氫量影響。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)氫氣氛中水含量大于2%時，吸氫量已經(jīng)很小，當(dāng)水含量大子22％以后，吸氫量基木上都等于。

　　表2-15氫氣中水含量對于鈦吸氫量的影響

　　鈦的表面狀態(tài)對于吸氫的影響很大，其表面完整的氧化膜，是防止氫向鈦基體擴(kuò)散滲透的有效屏障。表 2-16表示三種不同表面狀態(tài)（化學(xué)浸蝕的、表面鐵沾污的、陽極氧化的）鈦，在硅膠脫水和加熱鉑絲除氧的氯氣氛中暴露96h 后，測定鈦的吸氫量。數(shù)據(jù)表明，陽極氧化的鈦由于陽極氧化膜的有效屏障作用，吸氫量大幅度下降，甚至達(dá)到完全阻止吸氫作用。盡管如此，鈦仍然不推薦在純氫的環(huán)境中使用，即使陽極氧化的鈦也是如此，因為只要陽極氧化膜局部損壞就會導(dǎo)致不可挽回的破壞性后果。

　　有關(guān)鈦在溶液中的吸氫和氫脆的敏感性，將在本節(jié)后面介紹。

　　表2-16不同表面狀態(tài)對于鈦吸氫的影響

　?。?）氧氣氛

　　鈦在371℃以下可以抵抗空氣的熱氧化，表面生成淺黃色氧化膜。當(dāng)溫度升到426℃，隨著熱氧化膜厚度的增加，表面變成藍(lán)色。溫度繼續(xù)上升到426℃以上，隨著時間的延長生成很厚的氧化膜。當(dāng)溫度達(dá)到649℃以上之后，鈦不再具有抗氧化能力，由于吸收大量的氧引起鈦材的發(fā)脆。

　　鈦可以耐受各種大氣的腐蝕，在海洋大氣中暴露24年，其平均腐蝕速度可以忽略不計。但是在高氧含量的氣氛中，應(yīng)該密切注意著火和燃燒的可能。國外報道，環(huán)境的氧含量低于35％時不會發(fā)生著火，但是只要一旦起燃，即使氧含量低于35％也會迅速發(fā)展。著火危險往往發(fā)生在鈦的新鮮表面，如斷裂面或擦傷面等。

　　（9）氮和氨氣氛

　　鈦與538℃以上的純氮反應(yīng)生成金黃色的氮化鈦膜，溫度高于816℃由于氮化鈦的擴(kuò)散引起鈦的變脆。

　　鈦在室溫不被無水的液體氨腐蝕，在40℃的腐蝕速度也極低，另外也不受氨氣氛的影響。但是氨氣在150℃以上分解，生成氫和氮，此時存在氫脆的可能性。實驗已經(jīng)表明220℃以上的氨氣氛中鈦表面形成氫化物剝落，腐蝕速度達(dá)到 11.2mm/a。

　　(10)二氧化硫和硫化氫氣氛

　　鈦在二氧化硫和硫化氫氣氛中是耐腐蝕的（見表 2-12)。在硫化氫氣體或硫化氫溶液中未發(fā)現(xiàn)腐蝕、吸氫或應(yīng)力腐蝕開裂的問題。溫度高達(dá)260℃的硫化氫環(huán)境中，沒有呈現(xiàn)鈦的全面腐蝕和點蝕跡象。與鐵形成電偶（包括鐵污染）時硫化氫可能促進(jìn)鈦的吸氫作用，應(yīng)該引起充分注意。