טיטניום וגזים

טיטניום יציב מבחינה כימית לרוב הנוזלים והמוצקים, אפילו עמיד בפני קורוזיה אקווה רג'יה, אך מראה פעילות כימית מיוחדת כלפי גזים. זה יכול להגיב עם מגוון גזים ולהישאר יציב באטמוספרות ספציפיות. האינטראקציה בין טיטניום לגזים קובעת ישירות את גבולות ההכנה, העיבוד, בקרת האיכות ויישום ההנדסה שלו. זהו נושא ליבה בהבנת המאפיינים שלחומרי טיטניום.

חמצן הוא הגז הנפוץ והמשפיע ביותר לטיטניום, והאינטראקציה ביניהם עוברת דרך הכנה, עיבוד ויישום של טיטניום. בטמפרטורת החדר, נוצר במהירות סרט תחמוצת טיטניום דו-חמצני בקנה מידה ננו- על פני השטח של טיטניום, ויוצר שכבת הגנה טבעית החוסמת מדיה קורוזיבית ומעניקה תאימות ביולוגית מעולה. הסרט יכול לתקן-בעצמו בסביבה אירובית לאחר נזק, שהוא המפתח לעמידות בפני קורוזיה ושימושיות של טיטניום בגוף האדם ובסביבות לחות.

התגובה מתעצמת ככל שהטמפרטורה עולה: סרט התחמוצת מתחיל להתעבות מעל 400 מעלות, והתגובה נעשית אלימה או אפילו בעירה עלולה להתרחש מעל 600 מעלות. חמצון בטמפרטורה- גבוהה הוא גם סיכון שיש לשלוט בו בקפדנות במהלך העיבוד וגם דרך להכין שכבות תחמוצת יציבות באמצעות חמצון תרמי, המשפר באופן משמעותי את עמידות הבלאי והקורוזיה של טיטניום. התכת טיטניום חייבת להתבצע תחת הגנה של גז אינרטי כדי למנוע חמצון המשפיע על טוהר החומר.

האינטראקציה בין טיטניום לחנקן יציבה גם בטמפרטורות נמוכות ואלימה בטמפרטורות גבוהות. הם בעצם אינם מגיבים בטמפרטורת החדר, אלא מגיבים באלימות ליצירת טיטניום ניטריד (TiN) עם קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה ב-800-1000 מעלות.

טיטניום ניטריד הוא צהוב זהוב, המשלב פרקטיות ודקורטיביות, והוא משמש לעתים קרובות כציפוי לחלקים להארכת חיי השירות ולשיפור האסתטיקה. טיפול ניטרידי טיטניום דורש שליטה קפדנית על טוהר האטמוספירה-החמצן יוצר סרט תחמוצת המעכב את התגובה, וכתוצאה מכך שכבות ניטרידות רופפות עם הידבקות לקויה. חנקן בטוהר- גבוה משמש בדרך כלל עם ציוד אטום כדי להפחית הפרעות מזיהומים כגון חמצן ואדי מים.

האינטראקציה בין מימן לטיטניום היא חרב פיפיות-, עם ערך מעשי וגם סיכונים בטיחותיים. לטיטניום מסיסות מימן נמוכה בטמפרטורת החדר, אך המסיסות עולה משמעותית עם החימום, ומימן חודר לרשת ויוצרים טיטניום הידרידים.

מימן יכול לשמש כחומר מפחית בהכנה לשיפור הטוהר והיציבות של טיטניום; עם זאת, ספיגת מימן מופרזת במהלך השירות גורמת להתפרקות מימן, הפחתת קשיחות החומר, הגברת שבירות, ומובילה בקלות לסדקים ולכשלים. בעיה זו קריטית במיוחד בתרחישים של אנרגיה גרעינית כמו מיכלי אחסון של פסולת גרעינית-טיטניום נוטה לספיגת מימן והתפרקות בסביבות -נטולות חמצן,-גבוהות ובסביבות מתח גבוהות{{4}. עיכוב דיפוזיה של מימן והתפרקות מימן הוא אתגר מרכזי עבור יישומי האנרגיה הגרעינית שלו.

מחקרים קיימים הראו שטכנולוגיות כמו דפורמציה פלסטית דינמית יכולות לשפר את חוזק הטיטניום ולעכב דיפוזיה של מימן והיווצרות הידריד, מה שמספק כיוון חדש לשיפור ביצועי השירות שלו.

מלבד חמצן, חנקן ומימן, טיטניום יכול להגיב עם גזים שונים כמו פחמן דו חמצני, אדי מים ומתאן. בטמפרטורות גבוהות, טיטניום מגיב עם אדי מים ליצירת טיטניום דו חמצני ומימן, ומחמיר את התפרקות המימן; תגובה עם מתאן עלולה ליצור טיטניום קרביד, המשפיעה על התכונות המכניות שלו.

גזים אינרטיים, ארגון הינם יציבים מבחינה כימית ואינם מגיבים עם טיטניום, ולכן הם משמשים בדרך כלל כגזי הגנה במהלך התכת טיטניום, עבודה חמה וריתוך כדי לבודד אוויר ולמנוע חמצון וניטרציה. בתהליכים כמו כבישה חמה-בטמפרטורה גבוהה, נדרש ארגון בטוהר- גבוה כדי ליצור סביבה אינרטית על מנת למנוע מגזי טומאה לשבור טיטניום ולהפחית את הקשיחות כדי להבטיח תכונות יציבות של החומר.

Baoji Ruihang, יצרנית של מוצרי טיטניום ומתכת לא-ברזלית, מתמחה במו"פ, ייצור ומכירות. צוות שירות מקצועי עומד לרשותך לפנייתך. לפרטים נוספים, אנא אל תהסס לפנות אלינו בדוא"ל:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.