2. Kontrola prostredia: Eliminácia lokalizovaných spúšťačov korózie
2.1 Kontaminácia železom a prevencia vodíkového krehnutia
Kontaminácia železom predstavuje jednu z najzákernejších{0}}príčin degradácie titánu, ktorej sa dá predchádzať{1}. Keď sa častice železa zapustia do titánových povrchov počas výroby, manipulácie alebo údržby, vytvorí sa galvanický pár. Za určitých podmienok pH a scenárov galvanickej korózie nad 75 stupňov (165 stupňov F) tento pár vháňa atómový vodík do titánovej matrice, pričom vytvára krehké hydridové fázy, ktoré výrazne znižujú ťažnosť.
Výskum potvrdzuje, že absorpcia vodíka začína, keď na titánových povrchoch zostáva kontaminácia železom/niklom. Ak obsah vodíka prekročí 500 ppm, súčiastky sa pri zaťažení štiepia. Úplná prevencia vyžaduje odstránenie kontaminácie železom pomocou morenia kyselinou dusičnou pred úpravou vodného kameňa.
Kritické kontrolné opatrenia:
- Špeciálne nástroje z nehrdzavejúcej ocele alebo zliatiny medi-na manipuláciu s titánom-prísne zakázané
- Oddelené výrobné oblasti zabraňujúce krížovej{0}}kontaminácii prachom z brúsenia uhlíkovej ocele
- Pasivácia kyselinou dusičnou (20–40 % HNO3) na dekontamináciu povrchu pred zváraním alebo tepelným spracovaním
- Po-čistení po zváraní pomocou koncových štítov inertného plynu, aby sa zabránilo kontaminácii spôsobenej oxidáciou-
Čistota pri výrobe a opravách zostáva životne dôležitá, aby sa zabránilo hydridovaniu titánu. Hydridačná reakcia môže pokračovať, kým nedôjde k úplnej strate ťažnosti a akékoľvek prechodné napätie môže zlomiť postihnuté komponenty-či už v dôsledku prerušenia procesu alebo počas operácií údržby.
2.2 Manažment štrbinovej korózie v Chloride Service
Štrbinová korózia sa vyskytuje v tesných štrbinách, ktoré sú vlastné štrukturálnym -prírubovým spojom, povrchom tesnení, dilatáciám-k{2}}rúrkovému plechu a skrutkovým spojom- alebo pod usadeninami pokrývajúcimi titánové povrchy. Zatiaľ čo skoré výskumy naznačovali, že titán odoláva štrbinovej korózii v morskej vode, neskoršie výskumy potvrdili, že vysokoteplotné chloridové médiá (ako sú výmenníky tepla s morskou vodou) a vlhké prostredie s plynným chlórom môžu skutočne spustiť štrbinový útok.
Náchylnosť na štrbinovú koróziu u titánu je v poradí Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-chloridové prostredia predstavujú najvyššie riziko, na rozdiel od chovania titánovej bodovej korózie. Okrem toho štrbiny vytvorené medzi titánom a ne-kovovými materiálmi (PTFE, azbest) vykazujú väčšiu náchylnosť ako titán-na-titánové rozhrania. Počas inkubačnej doby vyčerpávanie kyslíka v štrbine posúva katódové reakcie smerom von, zatiaľ čo anodické rozpúšťanie prebieha vo vnútri; chloridové ióny migrujú dovnútra, aby sa zachovala rovnováha náboja, a hydrolýza titánových iónov znižuje pH-potenciálne pod 1 – urýchľuje rozpad pasívneho filmu.
Protokol zmiernenia:
- PTFE-lemované alebo ne{1}}kovové kompozitné tesnenia stabilizujú miestne elektrochemické prostredie a znižujú pravdepodobnosť štrbinovej korózie
- Minimalizácia medzier čela príruby pomocou presného obrábania (drsnosť povrchu Ra menšia alebo rovná 3,2 μm)
- Pre prevádzkové teploty presahujúce 60 stupňov v prevádzke chloridových-ložísk špecifikujte TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni), aby ste zvýšili odolnosť proti štrbinovej korózii
- Pravidelné rozoberanie a kontrola tesniacich plôch počas plánovaných odstávok-odstránenie bielych nánosov TiO₂, čo naznačuje aktívny štrbinový útok
3. Povrchové inžinierstvo: Zlepšenie tvrdosti a zmiernenie opotrebovania
Relatívne nízka povrchová tvrdosť titánu (približne 250 – 350 HV pre žíhané komerčne čisté druhy) obmedzuje jeho výkon pri abrazívnom opotrebení, trení a klznom kontakte. Technológie povrchovej úpravy riešia toto obmedzenie bez ohrozenia mechanických vlastností substrátu.
3.1 Plazmová nitridácia pre odolnosť proti opotrebovaniu
Plazmová nitridácia vytvára na titánových povrchoch tvrdé vrstvy zlúčenín TiN a Ti₂N, čím sa dramaticky zlepšuje odolnosť proti opotrebovaniu. V prípade titánovej zliatiny TA7 plazmovej nitridovanej pri 800 stupňoch počas 10 hodín dosahuje hrúbka nitridovanej vrstvy približne 5 μm, pričom tvrdosť povrchu dosahuje 1183,6 HV0,05-2,6 krát vyššia ako tvrdosť nenitridovaného substrátu. Výraznejšie sa znižuje miera opotrebovania o viac ako 99,3 % v porovnaní s neošetreným materiálom.
Nízkoteplotná plazmová nitridácia pri 500 stupňoch s predpätím 400 V a pracovným tlakom 1,5 Pa vytvára husté vrstvy TiN a Ti₂N. Optimálna odolnosť proti opotrebovaniu sa vyskytuje pri pomere dusíka a vodíka 2:1 v zmesi procesného plynu. Táto technológia zlepšuje povrchové vlastnosti TC4 (Ti-6Al-4V) bez úpravy mikroštruktúry matrice alebo celkových mechanických vlastností, čím sa predlžujú bezpečné prevádzkové limity pre aplikácie v leteckom a námornom priemysle.
3.2 Anodická oxidácia na obnovu koróznej bariéry
Eloxovanie vytvára na titánových povrchoch kontrolovaný film TiO₂ s hrúbkou presne riadenou aplikovaným jednosmerným napätím -zvyčajne 10 až 100 voltov. Oxidová vrstva rastie priamo zo základného kovu prostredníctvom spájania na atómovej -úrovni, čím sa eliminujú riziká delaminácie spojené s aplikovanými nátermi. Hrúbka filmu určuje charakteristické interferenčné farby:
| Napätie (V) | Farba | Približná hrúbka oxidu |
| 15 | Bronzová | 30 - 50 nm |
| 25 | Fialová | 50 - 70 nm |
| 40 | Modrá | 70 - 90 nm |
| 70 | Zlato | 100 - 120 nm |
| 90 | Ružová/purpurová | 120 - 150 nm |
Eloxovanie slúži na estetické aj funkčné účely. Pri údržbárskych aplikáciách regeneruje anodická oxidácia pasívny film na titánových povrchoch, ktorý vykazuje zmenu farby alebo skoré{1}}štádium korózie. Proces obnovuje plnú odolnosť proti korózii bez potreby výmeny komponentov. Tvrdosť filmu TiO₂ sa pohybuje od HV 300–500 – nižšia ako u nitridovaných povrchov, ale postačuje pre všeobecné chemické prevádzky, kde je abrazívne opotrebenie minimálne.
Pokračovanie...
