«Фторид ертінділерінде коррозияға тұрақты титанның электролиттік еруін зерттеу» тақырыбына

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

Қ.И. Сәтбаев атындағы қазақ ұлттық техникалық университеті

Ө.А. Байқоңыров атындағы тау кен - металлургия институты

Металлургиялық процестер, жылутехникасы және арнайы материалдардың технологиялары кафедрасы

 

 

Едильбаев С.Б.

 

 

 

Дипломдық жұмыс

«Фторид ертінділерінде коррозияға тұрақты титанның электролиттік еруін    зерттеу»  тақырыбына

 

 

050709 – Металлургия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2012

 

 

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

Қ.И. Сәтбаев атындағы қазақ ұлттық техникалық университеті

Ө.А. Байқоңыров атындағы тау кен - металлургия институты

Металлургиялық процестер, жылутехникасы және арнайы материалдардың технологиялары кафедрасы

Қорғауға Жіберілді:

                                                                       МПжАМТ кафедрасының меңгерушісі 

                                                                            техн.  ғыл. докторы, профессор

__________Байқоңырова Ә.Ө.

«____»____________2012 г.

 

 

Дипломдық жұмыс

 

«Фторид ертінділерінде коррозияға тұрақты титанның электролиттік еруін зерттеу» тақырыбына

 

050709 – Металлургия

 

 

Орындаған:	Едильбаев С.Б.
Пікір беруші техн. ғыл. канд. ________ «____»____________2012 ж.	ҚазҰТУ-да ғылыми жетекші техн.  ғыл.  канд. __________Қалмұқамбетов А.О. «____»____________2012 ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2012

Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

Қ.И. Сәтбаев атындағы қазақ ұлттық техникалық университеті

Институт    Ө.А. Байқоңыров атындағы тау кен-металлургия 

Кафедра     Металлургиялық процестер, жылутехникасы және арнайы материалдардың технологиялары

Мамандық шифры, атауы  050709 – Металлургия

БЕКІТЕМІН

 МПЖжАМТ кафедрасының меңгерушісі 

тех.  ғыл. докторы,   профессор

___________Байқоңырова Ә.Ө

«____»____________2012 ж.

 

Дипломдық жұмысты даярлауға

Тапсырма

 

Cтудентке Едильбаев Серикжан Болатович

Жұмыстың тақырыбы«Фторид ертінділерінде коррозияға тұрақты титанның электролиттік еруін зерттеу»  тақырыбына»

2012ж.  « »   кафедра меңгерушісі бекітті

Орындалған жұмыстың өткізу мерзімі «____»____________2012 ж.

Дипломдық жұмыстың бастапқы мәліметтері: Фторид ертінділерінде коррозияға тұрақты титанның электролиттік еруін зерттеу қарастырылады.Ондағы пайдалы өнімдерге негізгі металдардың төмен мөлшерде бөлініп шығуының себептері мен факторлары анықталған және қазіргі технологияны жақсартуға ұсыныстаржасалған. Есеп–түсініктеме жазбаның талқылауға берілген сұрақтарының тізімімен қысқаша диплом жұмысының мазмұны:

• кіріспе, жұмыстың өзектілігі және тәжірибелік маңыздығы көрсетілгін;
• аналитикалық бөлім, жұмыс тақырыбы бойынша әдебиеттер талдауы көрсетілген;
• тәжірибелік жұмыс Титан электродын  HNO3 қышқылында анодты еру процесін айнымалы токта және тұрақты токта зерттеу тәжірибелері кірген;
• экономикалық бөлім;
• Қауіпсіздік және еңбек қорғау бөлімі;
• қорытынды

Графикалық материалдардың тізімі (міндетті түрде қажет графиктер,      кестелер   көрсетілген): фторидті ертіндіде титанды электролиз ідісімен зерттеу бойынша 15 слайд

Ұсынылған негізгі әдебиеттер: Тарасов А. В  металлургия титана. – М.: Академкнига, 2003. – 196 с., В.В. Сергеев, А.Б. Безукладников, В.М. Мальшин. Металлургия титана. – М. 1979. – 66 с.

 

 

 

 

 

Дипломдық жұмысты даярлау

Кестесі

 

Бөлім атаулары, дайындалатын сұрақтардың тізімі	Ғылыми жетекшіге, кеңесшілерге өткізу мерзімі	Ескерту
Кіріспе	6.02.2012ж.
Әдеби шолу	22.02.2012ж.
Тәжірибелік бөлім	9.04.2012ж.
Экономикалық бөлім	30.04.2012ж.
Қауіпсіздік және еңбек қорғау	30.04.2012ж.
Қорытынды	23.04.2012ж.
Қалып бақылау	4.05.2012ж.

 

Аяқталған диплом жұмысының бөлімдерінің кеңесшілерінің және қалып бақылаушының

қолтаңбалары

Бөлімдер атауы	Ғылыми жетекші, кеңесшілер (аты-жөні, тегі, ғылыми дәрежесі, атағы)	Қолтаңба қойылған мерзімі	Қолы
Кіріспе	Қалмұқамбетов А.О. техн. ғыл.канд.
Әдеби шолу	Қалмұқамбетов А.О. техн. ғыл.канд.
Тәжірибелік бөлім	Қалмұқамбетов А.О. техн. ғыл.канд.
Экономикалық бөлім	Тлеужанов Қ.Ш. доцент
Қауіпсіздік және еңбек қорғау	Қасенов Қ.М. тех. ғыл. Докторы, профессор.
Қорытынды	Қалмұқамбетов А.О. техн. ғыл.канд.
Қалып бақылау	Баймаханова С.Б. техн. ғыл.канд., доцент

 

Ғылыми жетекшісі ____________________________/ А.О. Қалмұқамбетов/

 

Тапсырманы орындауға студент _________________/С.Б.Едильбаев/

Күні «___» ______________ 2012 ж.

 

АҢДАТПА

 

 

Дипломдық жұмыс тапсырмадан, кіріспеден, 4 бөлімнен, қорытындыдан, әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмысқа компьютерде терілген 66 бетте компьютерлі терумен жазылған кіреді. Әдебиеттер тізімі 27 атаудан тұрады.

Жұмыс мақсаты – өндірістік айнымалы токпен поляризацияланған титанның тұз және күкірт қышқылды электролиттерінде еру заңдылықтарын анықтау және үгінді және түйір күйіндегі титан қалдықтарынан оның бейорганикалық қосылыстарын синтездеу жолдарының принципиальды жаңа әдістерін жасау.

Жұмыс барысында тұз және күкірт қышқылдарында титан электродының потенциодинамикалық зерттеулері және өндірістік айнымалы токпен электролиз нәтижелері көрсетілді.

Ұсынылған әдіс эффективтілігі, титан электродының тұз және күкірт қышқылы ерітінділерінде өндірістік айнымалы токпен поляризациялаған кездегі еруінің жоғары ток шығымымен бағаланады.

Жұмысты жүргізу кезіндегі экономикалық шығындар зерттеліп, зерттеу жұмысының тиімділігі анықталды, сонымен қатар еңбекті қорғау шаралары қарастырылды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

 

Данная дипломная работа состоит из задачи, введени, 4 глав, заключений и из списка литератур. Работа состоит из 66 страниц и от 14 графиков, список литератур состоит из 27 названий.

Цель работы – Определение законов расстворения поляризованного пройзводственными переменными токами  титана в  сольных и серных кислотах электролитов и создание принципиально новых путей синтеза остатков титана и его бейорганических соединени ввиде опилок и кусков.

В ходе работы показано результаты потенцодинамических исследовани и электролиза переменными производственными токами электродов титана в кислотах соли, серы и азота.

Эффективность данного метода оценивается высокими выделениями тока при расстворении титана поляризованными переменными производственными токами в расстворах соли, серы и азота.

Исследованы экономические расходы в проведении работы, определены пользы исследовательской работы и предусмотрены меры по защите труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ANNOTATION

 

 

This thesis consists of a task, introduction, 4 heads, the conclusions and from the list of literatures. Work consists of 66 pages and from 14 schedules, the list of literatures consists of 27 names.

The work purpose – Definition of laws of dissolution of the titan polarized by proyzvodstvenny alternating currents in solo and sulfuric acids of electrolits and creation of essentially new ways of synthesis of the remains of the titan and his beyorganichesky connection in the form of pieces.

During work it is shown results potentsodinamichesky research and electrolysis by alternating production currents of electrodes of the titan in acids of salt, sulfur and nitrogen.

Efficiency of this method is estimated by high vydeleniye of a current at dissolution of the titan by the polarized alternating production currents in solutions of salt, sulfur and nitrogen.

Economic expenses in carrying out work are investigated, defined advantage of research work and measures for protection of work are provided.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

 

 

Кіріспе................................................................................................................	10
1 Әдеби шолу ...................................................................................................	12
1.1 Металл және оның ішіндегі титан  коррозиясы бойынша жалпы жағдайы.............................................................................................................	12
1.2Титан мен оның қорытпасының түрлі агрессивті ортадағы жағдайы............................................................................................................	14
1.3Титанның легирлейтін  элементтерінің коррозиялық тұрақтылыққа  әсері....................................................................................................................	16
1.4 Титанның ауамен әрекеттесу ерекшеліктері..........................................	18
1.5 Титанның оттегімен байланысуы............................................................	18
1.6 Қышқылдану кезіндегі газға қаныққан титан қорытпасы.................... 1.7 Коррозиялық жарылу  құбылысы............................................................ 1.8 Титан мен оның қорытпасынан дайындалған машина мен конструкцияларды коррозиядан қорғау........................................................	19 23   24
2 Тәжірибелік бөлім........................................................................................	26
2.1Зерттеудегі бастапқы мәліметтер............................................................ 2.2Титан электродын  HNO3 қышқылында анодты еру процесін зерттеу................................................................................................................	26   26
2.3NaF айнымалы токта жане тұрақты токта есептеу................................ 2.4Титанның хлоридының түзілуіне ерiтiндiнiң температурасының ықпалы............................................................................................................... 2.5Гальваностатикалық электролиздің әдiсiмен титанның сульфатының (III)түзілуінің тоқ бойынша шығуына әсер ететін негiзгi параметрлердiзерттеу............................................................................................................... 2.6Титанның сульфатының(III ) түзілу тоғы бойынша шығудағы титан электродындағы тоқтың тығыздығының тигізетін  ықпалы...................... 2.7Титанның еруiне сұрын қышқылының концентрациясы мен        ерiтiндiсіне температураның әсер ету............................................................ 3Экономикалық бөлім..................................................................................... 3.1 Зерттеулер жүргізуге кеткен шығындарды есептеу.............................. 3.1.1 Негізгі және көмекші материалдарға кеткен шығынды есептеу....... 3.1.2 Электроэнергияға  кеткен шығынды есептеу...................................... 3.1.3 Салқын суға кеткен шығынды есептеу.................................................. 3.1.4 Жалақыны және төлем ақыны есептеу.................................................. 3.1.5 Жалпы шығын соммасын есептеу.......................................................... 3.2 Ғылыми - зерттеу жұмысының жинақ қорын есептеу........................... 3.2.1Зерттеудің экономикалық нәтижелігін және рентабелін  (тиімділігін)есептеу........................................................................................ 3.2.2 Техникалық –экономикалық көрсеткіштер......................................... 4Тіршілік қауіпсіздігі және еңбекті қорғау................................................. 4.1Еңбек қорғаудағы ұйымдастыру шаралары........................................... 4.2 Қауіпті өндірістік факторлардың анализі................................................. 4.3Электроқауіпсіздікті қамтамасыз ету………………………………….. 4.4Микроклимат көрсеткіштерінің қолайлы және ықтималды мөлшері.............................................................................................................. 4.5Өртке қарсы шаралар.................................................................................. 4.6Жұмыс орындарында шудың жіберілетін деңгейінің  санитарлық нормалары…………………………………………………….. 4.7Жұмыс орнын жарықтандыру  мәселесін ұйымдастыру……………… 4.7.1Жасанды жарықты есептеу…………………………………………… 4.7.2Жалпы алмасу вентиляциясын есептеу................................................. Қортынды …………………………………………………… Пайдаланылған әдебиеттер тізімі………………………………....................		30   38     41   41   45 48 48 49 49 49 50 50 51   52 53 55 55 55 56   57 58   59 60 61 61 63 65

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

 

Титан, молибден жәневольфрамдыорганикалықемесқоспалар химия өнеркәсiбiсалаларын көпшiлiгiнде кең қолданылады. Титанның (IV) гидроксидiтитанның ең жақсы сорбенті ретінде қолданылады, титан диоксидi – бояуларүшін күшті пигмент, үшваленттi титан тұзы химия процесстерiндегiқалпынакелтiргiштержәне(VI ) селен, (VI ) теллур және (V) мышьяктыңқиын қалпынакелтiрiлетiнаниондарының заряд тасымалдауыштары ретінде, сонымен қатар  қолданылады, мыстың ультрадисперсияланған ұнтақтағын алу үшін қолданады. Төрт валентті титанның қоспалары тері өңдеу кезінде илеуге арналған.

Сонымен бiрге молибден және вольфрам тұздары кең қолданылады. Мысалы, аммонидың молибдаты фосфатты- иондар анықтауы үшiн қолданылатын iс жүзiнде жалғыз химия реактивi болып табылады.

Бұл қоспалардың синтезiнiң қазiргi әдiстерi энергия шығындайтын және сыйымды әдістер,сонымен бiрге бұл олардың өзiндiк құнында өз кезегiнде негативтi әсер етеді. Тиiмдi және түсiнiктi әдiстердiң бiрi - электрохимиялық болып табылады, дегенмен осы жағдайда, сонымен бiрге ол қолдануды таппады, көрcетiлген металдар тұрақты тоқты анодтық поляризацияның кезінде пассивтейтiнi сол себептi. Титан ментағы басқа қиын балқитын металлдардың осы ортадаға пассивті жағдайының ең  ықтимал себебi бұл ермейтiн суда олардың бетiндегi бiлiмi, қышқылдар және оксид қабыршағы электролитпен және металлдың электролит пен таза беттің аралығында байланыс түзуді болдырмайтын сiлтiлiк ерiтiндiлерде, қышқылдарда, суда ерімейтін оксидті қорғаныш қабаты  болып табылады. Бұл қабыршақтар санды секундтiң бөлiктерiнде металдың беттерiнде қалыптасады, және олардың құрамы сыртқы шарттарға байланысты өзгередi.

Осы уақытта титанның химиялық  коррозиясына арналғанеңбектердің үлкен саны жинаған. Осылай, титан мына ерiтiндiлердегi орнықтылығы [1] анықталған: FeCl3тің 30%дейiнгі және 1000С  дейінгі концентрациясы,       CuCl2–20% дейін және 1000С, 1000С  дейiн NaCI барлықконцентрациялары, 100% хлоруксус және қышқылдар дихлоруксусы. Ол 1000С  дейінгі натрий гипохлоритінде, бекзаттық арақ ерітіндісінде орнықты.  Еру жылдамдығының екi максимумы бар - [2-5] 40% және 75 %тен концентрацияда. Бiрақ титанның еруiнiң жылдамдықтары бұл шамада аз. Сайып келгенде, титан көрcетiлген заттары бар жұмыс үшiн аппараттар, үрлегiштер және коммуникациялардың жасауы үшiн қолданыла алады.

Титанның электрхимиялық тоттануы және оның әр түрлi поляризацияның әсерi кезінде еруiнің сұрақтары осы жұмыстардан көрініс тапты.

Жеке алғанда жұмыстардағы [6,7] жаңадан өндiрiлетiн геометриялық параметрді  сипаттайтын титандардың оксидiнiң кеуектi жiктелген жiктерiнiң алуы үшiн титанның анодтық тотығуының тетiктерiнiң толық зерттеуiнiң нәтижелерi келтірілген. Титанның анодтық тотығуының потенциостатикалық және  гальваностатикалық процесс тәртiптерiнде үш сипатты айқындауға болады: 

1) кернеудiң қарқынды өсуіне немесе электрохимиялық шынжыр арқылы ағатын тоқ күшiнiң төмендеуіне негізделген саңылаусыз оксидтiң;

2) кернеудiң төмендеуі мен тоқ күшiнiң үлкейуісалдарынан оксидтесаңылаудың тууы;

3) туралы анодтық тотығу процессінің электрофизикалық параметрiнiң өзгерiсінің жоқтығын куәландыратын кеуектi қабаттың өсуі.

Титанның бетiнiң саңылаусыз құрылымы кеуектi өзгертуі  қосымша тiркелген кернеудiң үлкеюімен [8] анықталған. Титанның оксидiнiң бетiндегi кернеулердің ары қарай өсуі кезінде дискреттiлік, цилиндрлiк, қуыстық, түтікшетәрізділік секілді белгілері болатын  жеке объекттер қалыптасады. Анодтаудың кернеулердің шектен көбеюі кезінде тәртiпсiз құрылымпайда болады.

Жұмыста[9] диоксидiнiң синтезiнiң мақсатымен титанына өнеркәсiптiк айнымалы тоқтың әсерi қарастырылған. Титанның электрохимиялық тотығуын кинетикасының эксперименталдi зерттеуi процесстiң жылдамдығы (өте мағыналы фактор) айнымалы тоқтың тығыздығының шамасымен анықталатының көрсеттi, ол құрамына, концентрацияға және электролиттiң температурасына тәуелдi болады.

Жоғарыда көрсетiлгендей әдебиеттерде титанның химиялық және электрхимиялық тоттануы кеңқарастырылған, дегенмен iс жүзiнде оның органикалық емес қоспаларын алудың мақсатымен титанның электрохимиялық еруi туралы мәлiметтер жоқ.

Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, су ерiтiндiлерiндегi өнеркәсiптiк айнымалы тоқпен Ti, Mo және Wтiң поляризациясының кезінде олардың [10,15]органикалық емес байланыс түзе отырып олардың қарқынды еруi байқалады. Осыған байланысты су электролиттерiнiң қолдануыменайнымалы тоқтың әсерiменқиын балқитын металлдардың еруiнiң жан-жақты зерттеулерiнiң өткiзудiңтәжірибелік және теориялық мәні бар.  Осы зерттеулердің нәтижелерінің негiзiнде қиын балқитын металлдардың байланысының синтезiнiң ұтымды шарттарын орнатуға және өнеркәсiптiк технология жасауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Әдеби шолу

 

1.1 Металл және оның  ішіндегі титан  коррозиясы бойынша  жалпы жағдай

 

 

Жаңа технология мен өңірісті құру агрессивті ортаны пайдалануға әкеледі. Соңғысын пайдалану тұрақты  құрылыс материалдары жайында сұрақ туғызады. Осы жобадағы үлкен қызығушылықты титан мен ванадий топшаларының металлдары тудырады.  Олар қазіргі заманда приборжасауда өз қолданысын тапты. Мысалы, олар ракеталы және авиациялы техникада, сонымен қатар ядролы реактор жасағанда кең пайдаланылады.

Титан мен титан қорытпасы беріктілігінің жоғары мәні мен коррозияға тұрақтылығы арқасында өңдірістің түрлі саласында пайдаланылады.ВТ6 қорытпасы бірінші отандық титан қорытпасының қатарына жатады. 1кестеде  ВТ6 қорытпасының химиялық құрамы көрсетілген.

 

1кесте 

ВТ6 титан қорытпасының химиялық құрамы

Негізгі элементтер	Al	V	қоспалар	Fe	Si	O	C	N	H	Zr
Құрамы, %	6,0	4,0	% көп емес құрамы	0,3	0,1	0,2	0,1	0,05	0,015	0,3

 

Титан көп байланысқа қатыса алады, ол химиялық түрде активті.  Сонымен қатар титан коррозияға тұрақтылығы ерекше жоғары көп емес металлдардың бірі болып табылады: ол атмосфера ауасында, салқын және қайнаған суда мәңгілік бола алады, теңіз суында, түрлі тұз ерітінділерінде, органикалық және органикалық емес қышқылда төзімді.  Коррозияға тұрақтылығы жағынан  бағалы металлдарды – алтын, платина және т.б дақтанбайтын болат, никель, мыс және басқа да қорытпалар түрлерін санамағанда барлық металлдардан асып озады.   Суда, көптеген агрессивті ортада таза титан коррозияға ұшырамайды.  Табиғи байланыстан металлды алу үнемі үлкен энергия шығынымен бірге жүреді. Тек қана табиғатта еркін күйінде кездесетін металлдарды атамауға болады: алтын, күміс, платина, сынап. Металлды алуға жұмсалатын энергия  оларды Гиббстың еркін энергиясы түрінде жиналып, оларды химиялық активті зат етеді,  ол қоршаған ортамен байланысу нәтижесінде  оң зарядталған ион күйіне өтеді: 

 

Ме0 (∆Меn++ nе

G> Ме n+ (∆0); Ме0 – ne G <0)(1)

 

Металлургия коррозиясына Өздігінен өтетін металлдың бұзылу процессі қоршаған ортанмен әрекеттесу нәтижесінде энергия бөлініп  заттың себілуі (энтропияның өсуі), коррозия деп аталады. Коррозия процесі  термодинамиканың екінші басына  сәйкес қайтымсыз орындалады.

Металлдың жылдық қорытпасының шамамен 20%коррозия процесіне жұмсалатыны есептелінді. Коррозия машинажасауда үлкен зияның тигізеді.  Себебі коррозиялық бұзылыстың әсерінен қандайда бір мыңдаған ақша тұратын бөлшек машина жұмысынан шығып кетуі мүмкін.  Коррозия прибордың көрсеткіш дәлдігін және  жұмыс уақытындағы тұрақтылықты төмендетеді. Электр байланысының мәнсіз коррозиясы оны қосқан кезде жұмыс жасамауына әкеледі.  Коррозия процессімен күресу шаралары қазіргі техникада маңызды болып отыр.

Коррозия процесіне сыртқы немесе ішкі кернеу мен олардың металл өнімінде таралу деңгейі әсер етеді.

Химиялық коррозияға жоғары темперада жұмыс жасайтын  машиналардың түйіндері мен бөлшектері, поршень және турбин типті қозғалтқыштар, ракета қозғалтқыштары және т.б бейім.  Көптеген металлдардың жоғары температура кезіндегі қышқылға химиялық әсері шексіз;  себебі барлық техникалық маңызы бар металлдардың  оксидтары металлда еріп және тең жүйеден кетеді:

 

2Ме(т) + O2(г)2МеО(т)МеО(т) +[МеО] (р-р)(2)

 

Бұл жағдайда қышқылдану әрқашан мүмкін, бірақ оксидтің еруімен қатар металл бетінде оксидті қабат пайда болады, ол қышқылдану процессін баяулатуы мүмкін.

Металлдың қышқылдану жылдамдығы жеке химиялық реакция жылдамдығына және қышқылдағыштың пленка арқылы диффузия жылдамдығына байланысты,  сондықтан пленканың қорғау әрекеті жоғары болған сайын, диффузиялық қасиет пен тегістілік те төмен болады. Сондықтанқабыршықтың корғаныштық қасиеті неғұрлым жоғары болса, соғұрлым диффузиондық қабілеті төмен болады .Металлдың бетінде түзілетін ленканың тегістілігін түзілген оксид көлемінің немесе басқа да байланыстың осы оксидтің түзілуіне жұмсалған металл көлеміне қатынасымен бағалауға болады (Пиллинг—Бэдвордс факторы).

Түрлі металлдың коэффициентінің  (Пиллинг — Бэдвордс факторы)  түрлі мәні бар және ол 2 кестеде келтірілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

2кесте

Кейбір металлдар үшін коэффициент мәні

 

Металл	Оксид	∆	Металл	Оксид	∆
Mg	MgO	0.79	Zn	ZnO	1.58
Pb	PbO	1.15	Zr	ZrO2	1.60
Cd	CdO	1.27	Be	BeO	1.67
Al	Al2O2	1.31	Cu	Cu2O	1.67
Sn	SnO2	1.33	Cu	CuO	1.74
Ni	NiO	1.52	Ti	Ti2O3	1.76
Nb	NbO	1.57	Cr	Cr2O3	2.02
Nb	Nb2O3	2.81

 

∆ <1 болатын металлдар, тегіс оксидті қабат түзе алмайды, және тегісеместік арқылы қабатта қышқыл металл бетіне оңай енеді.  Тегіс және тұрақты оксидті қабаттар 1,2—1,6тең болған кезде түзіледі, бірақ ∆ мәні үлкен болса  пленка тегіс емес, ішкі кернеудің туындауы әсерінен металл бетінен оңай ажыратылатын болады.

 

 

1.2 Титан мен оның қорытпасының түрлі агрессивті ортадағы жағдайы

 

 

Титанның көптеген элементтерімен реакциясы тек қана жоғары температурада жүреді. Қалыпты температурада титанның химиялық активтілігі өте аз және ол реакцияға тәжірибелі түрде түспейді. Бұл  таза титан бетінде ол түзелген бойда инертті, металлмен жақсы әрекеттесетін жіңішке қабық қайта пайда болады, және металл пассивирленеді, яғни өз өзін алдағы бұзылыстардан қорғайды.  Бірнеше ангстрем (1А=10-10м)  болатын титанның диоксид қабығы, бұл оны алдағы қышқылданудан қорғайды. Егер де бұл қабықты шешіп тастасақ, құрамында оттегі мен басқа да кез келген күшті  қышқылдағышы бар ортада да  қорғайды (мысалы, азот немесе хромды қышқыл). Таза титанның түрлі агрессивті ортадағы бірнеше жағдайын қарастырамыз: азотты, тұзды және басқа да қышқылды және сілтілі ортада. Күшті қышқыл болып табылатын, көптеген металлдар тез еритін азот қышқылында титан ғана тұрақты. Азот қышқылының кез келген концентрациясында (10 нан 99%-ға дейін), кез келген температура кезінде титанның коррозия жылдамдығы  0,1–0,2 мм/жыл аспайды.

Титанның түрлі агрессивті ортадағы жағдайын қарастырамыз: мысалы, азотты, тұзды, күкіртті және басқа да қышқылдар мен сілтілерде.

Мықты қышқылдағыш болып табылатынг азот қышқылында көптеген металлдар  тез ериді, бірақ титан тұрақты.  Азотты қышқылдың кез келген концентрациясында (10 нан 99%-ға дейін), кез келген температурада титанның коррозияға ұшырау жылдамдығы 0,1–0,2 мм/жыл аспайды. Тек қана қызыл түтінді азот қышқылы қауіпті, ол бос дирксидті қышқылмен қаныққан (20%және одан да көп): онда титан жарылыспен әсер етеді. Алайда бұндай қышқылға шамалы су қоссақ (1–2%және одан да көп), реакция аяқталып, титанның коррозиясы тоқтайды.

Тұз қышқылында титан тек ерітінді күйінде ғана тұрақты. Мысалы,  мына 0,5%-ті тұз қышқылында  100 0С дейін қыздырған кезде титанның коррозия жылдамдығы 0,01 мм/жыл аспайды,  10% болғанда бөлме температурасында титанның коррозия жылдамдығы 0,1 мм/жыл, ал 20%-те, 200С температурада 0,58 мм/жыл. Қыздыру кезінде титанның коррозия жылдамдығы  тұз қышқылында бірден артады. 1,5%- тік тұз қышқылында да  100 0С температура кезінде титанның коррозия жылдамдығы 4,4 мм/жыл, ал 20%- болғанда 60 0С дейін қыздыру кезінде –29,8 мм/жыл. Осыдан тұз қышқылы әсіресе қыздыру кезінде  титанның пассивирлейтін диоксид қабатын ерітіп, металлдың еруі басталатының көреміз. Алайда, титанның коррозия жылдамдығы  тұз қышқылында барлық жағдайда дақтанбайтын болаттан төмен болады.

Әлсіз концентрациялы (0,5–1% дейін) күкірт қышқылында титан және оның көптеген қорытпалары ерітінді температурасы 50–95 0С болған жағдайда да тұрақты.  Титан үлкен концентрациялы ерітінділерде де (10–20% тік) бөлме температурасы жағдайында да тұрақты, бұндай жағдайда  титанның коррозия жылдамдығы 0,005–0,01 мм/жыл шамасынан аспайды. Бірақ ерітінді температурасы артқан сайын күкірт қышқылындағы титан салыстырмалы түрде аз концентрацияда (10–20%-тік) ери бастайды, коррозия жылдамдығы             9–10 мм/жыл – ға дейін жетеді. Күкірт қышқылы тұз қышқылы секілді  титанның ұорғаныштық диоксид қабатын жойып жібереді және оның еруін жоғарылатады. Егер осы қышқылдың ерітінділеріне  анық мөлшерде азотты, хромды, марганецті қышқылды және титанның қорғаныш қабатының бетін тез пассивирлеп, оның алдағы еруін тоқтататын  басқа да қышқылдарды қоссақ  оны бірден төмендетуге болады. Сондықтан титан «царской водке» ерітіндісінде тәжірибе жүзінде ерімейтін жалғыз металл: онда қалыпты температурада (10–200С) титанның коррозиясы 0,005 мм/жыл шамасынан аспайды. Титан қайнап тұрған «патша арағы»ерітіндісінде де аз коррозияланады, ал біздің білуімізше онда алтын секілді металлдар да тез ериді.

Титан көптеген органикалық қышқылда (сірке сумен,сүтті, шараппен), ерітілген сілтіде, көптеген хлорлы тұз ерітіндісінде, физиологиялық ерітіндіде аз коррозияланады.  Ал хлорид ерітіндісінде 375 0С тан жоғары температурада титан өте күшті әрекеттеседі.

Көптеген металлдар ерітіндісінде таза титан өте тұрақтылықты байқатады. Сұйық ыстық магнийде, қолада, галийде, сынапта, литийде, натрийде, калийде титан коррозияланбайды, тек қана  ерітіндінің жоғары температурасында(300–400 0С жоғары ) оның коррозия жылдамдығы 1 мм/жыл жетеді. Алайда, титан өте қарқынды еритін агрессивті ерітінділер де бар.

Титанның негізгі жауы– (HF) қышқылы.  1%-тік оның ерітіндісінде де титанның коррозия жылдамдығы өте жоғары, ал концентрациясы  жоғары ерітіндіде титан ыстық судағы мұздай ериді. Фтор – барлығын құртатын элемент (греч.) – барлық металлдармен жақсы әрекеттесіп өртейді.

Титан кремнефторлысутегіге және аз концентрациялы фосфор қышқылына, сутегі қышқылына, құрғақ хлор мен бромға, спиртке, оның ішінде йодтың спиртті тұнбасына, ерітілген цинкке қарсы тұра алмайды. Алайда, егерде мысалы, тұзды және күкірт қышқылының ерітіндісіне ингибитор деп аталатын күкірт және хром қышқылын қоссақ, титанның тұрақтылығын арттыруға болады.  Ингибитор деп ерітіндідегі түрлі металлдардың ионың атауға болады: темір, мыс және т.б.

Титанға тұрақтылығын ондаған, жүздеген есе жоғарылататын кейбір металлдарды қосуға болады, мысалы, 10% циркония, гафния, тантал, вольфрам. Титанға 20–30% молибден енгізу бұл қорытпаны кез келген тұз, күкірт және басқа да қышқылдарға тұрақты етеді. Ол тіптен осы қышқылдар жұмысында алтынның орның баса алады. Титанға платина тобының төрт металлын қосу нәтижені арттырады: платина, палладии, родий және рутении. Осы металлдың 0,2% титанның қайнап тұрған концентрацияланған тұзды және күкіртті қышқылында  коррозия жылдамдығын он есе төмендетуге жеткілікті. Пайдалы платиноидтар титанның тұрақтылығына ғана әсер ететінің ескеру керек. Ал егер оларды темірге, алюминий, магнийге қоссақ осы металдардың қирауы мен коррозиясы төмендейді.