Vergleich von Titan und rostfreiem Stahl
Wenn man vom Rosten spricht, hört man oft von rostfreiem Stahl.
Lassen Sie uns daher Titan und Edelstahl in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit vergleichen.
Es gibt viele Arten von rostfreiem Stahl, aber einmal ganz grob gesagt, ist es eine Legierung, in der Chrom und Nickel mit Eisen vermischt sind. Chrom etc. bilden einen Passivfilm auf der Oberfläche, dieser schützt das Innere und es wird zu einem rostbeständigen Metall. Insofern ist es das Gleiche wie Titan.
Der Passivfilm von rostfreiem Stahl wird oft durch Säure und auch durch Chloridionen zerstört. Diese Korrosionsbeständigkeit gegen Chloridionen ist der Unterschied zwischen Titan und Edelstahl. (Streng genommen ist es nicht der einzige, bitte behalten Sie ihn hier.)
Außerdem ist Edelstahl eine Legierung, Titan ist ein reines Metall, ein Metallelement. Auch hier gibt es eine Ursache für den Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit zwischen Titan und rostfreiem Stahl. Schauen wir uns das eigentliche Phänomen unten an.
Zunächst wollen wir die Korrosionsbeständigkeit in einer wässrigen Lösung von Natriumchlorid vergleichen. (= Bitte als Salzwasser = Meerwasser darstellen.)
| Konzentration(%) | Temperatur (℃) | Korrosionsrate von Titan | Korrosionsrate von SUS 304 |
|---|---|---|---|
| 10 | 24 | 0.127mm / Jahr oder weniger | 0.127～0.508mm/Jahr | 40 | 24 | 0.127mm / Jahr oder weniger | 0.127～0.508mm/Jahr |
| 10 | 100 | 0.127mm / Jahr oder weniger | 0,127 ~ 0,508 mm / Jahr Es gibt jedoch lokale Korrosion |
| 40 | 100 | 0,127mm / Jahr oder weniger | 0,127 ~ 0.508 mm / Jahr Es kommt jedoch zu lokaler Korrosion |
Sauerstoffatome und Chloridionen können den Passivfilm des Edelstahls leicht ersetzen, und es entsteht Metallchlorid, das leicht in Wasser löslich ist. Und der Film dieses Teils wird sich im Wasser auflösen und verloren gehen. Da der Radius des hydratisierbaren Chlorid-Ions klein ist, dringt es außerdem leicht durch die feinen Poren der Oberflächenbeschichtung (der Film wird in Wasser aufgelöst und geht verloren), und wenn es durchkommt, rostet es.
Daher ist Edelstahl nicht korrosionsbeständig gegenüber Chloridionen.
Nachdem die Schaufel mit Titan hergestellt wurde …?
Es rostet nicht, auch wenn es mit Schlamm bedeckt ist.
Ich bin nicht müde, weil sie leicht ist.
Sie können sie getrost für andere Dinge als Erde verwenden.
Da die Oxidschicht des Titans stabil gegen Chloridionen ist, zeigt es auch in Chloridlösungen eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit. Auch gegenüber reduzierenden Säuren (z. B. Salzsäure und Schwefelsäure) korrodiert Titan, wird aber durch Zugabe einer geringen Menge Oxidationsmittel stabilisiert. In diesem Fall ist immer auf die Konzentration des Oxidationsmittels zu achten.
Außerdem kann Korrosion aufgrund von Legierung zu rostfreiem Stahl oder Korrosion aufgrund einer Schwäche des Passivfilms in rostfreiem Stahl auftreten.
① In der Nähe der Schweißzone fällt Chromkarbid an der erhitzten Stelle aus, und die Menge an Chrom in der Nähe ist mangelhaft. Daher kann sich nur schwer eine Passivschicht aus Chrom bilden und es kommt zu Korrosion.
Auf der anderen Seite vermittelt Titan keine Korrosionsbeständigkeit durch Vermischung, Titan selbst ist eine Substanz, die einen passiven Film bildet, so dass die Korrosionsbeständigkeit durch Schweißen nicht verringert wird (es besteht keine Notwendigkeit, irgendwelche Maßnahmen zu ergreifen. Dann wird ein α-Fall erzeugt und die mechanischen Eigenschaften in der Nähe des geschweißten Teils werden verschlechtert, aber das ist eine andere Geschichte).
② Spaltkorrosion, Lochfraß, Spannungsrisskorrosion Wenn
Chloridionen an der Oberfläche des Edelstahls haften, wird der Passivfilm wie oben beschrieben zerstört, aber wenn Spannung auf diesen Teil ausgeübt wird, verschlechtert sich die metallographische Struktur Zusätzlich zu Spannung und Korrosion konzentriert sich die Kraft auf den Teil, wo der Passivfilm instabil wird (die Kraft konzentriert sich auf den schwachen Teil). Infolgedessen wird die Form der Korrosion rissig und die Spannung konzentriert sich mehr und mehr auf die Spitze, so dass Risse durch den Kristallfluss fortschreiten werden.
Weiterhin ist es in dem gerissenen Teil und dem Spaltteil, da das Wasser darin nicht leicht ausgetauscht wird, schwierig, gelösten Sauerstoff oder Wasserstoffionen im Wasser neu zuzuführen, und als Ergebnis geht ein Unterschied in der Konzentration des Oxidationsmittels zwischen innerhalb und außerhalb des Spalts aus. Dann bildet sich innerhalb und außerhalb des Spalts eine Oxidationsmittel-Konzentrationszelle, so dass Chloridionen von der Außenseite des Risses einwandern und eine hohe Konzentration erreichen.
Der Riss schreitet immer weiter fort und führt in schweren Fällen zur Zerstörung. Vor einiger Zeit ereigneten sich in Kernkraftwerken mehrere Unfälle mit geschweißten Rohren aus Edelstahl, die deutlich vor der erwarteten Lebensdauer rissig wurden.
Da die Oxidschicht von Titan auch gegen Chloridionen stabil ist, ist sie bei Raumtemperatur nahezu sicher für Spaltkorrosion, Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.
③ Korrosionsbeständigkeitsverschlechterung durch
Kaltumformung Obwohl bekannt ist, dass Korrosion bei kaltumgeformten Edelstählen leicht auftritt, ist der Grund dafür leider nicht klar. Es wird vermutet, dass das Korngrenzengleiten und die Konzentration der Dehnung auf die Korngrenzen die Zerstörung des Passivfilms durch die Kaltverformung bewirken, der aus irgendeinem Grund nicht regeneriert werden kann, und außerdem wird angenommen, dass feine Risse die Ursache dafür sind.
Da Titan ein reines Metall ist und der Passivfilm auch stark ist, wirken sich Korngrenzengleiten und ähnliches nicht auf die Korrosionsbeständigkeit aus, und im Fall von Titan wirken sich Risse nicht auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Chloridionen bei Raumtemperatur aus, wie ich bereits weiß.