钛,拼音:tài,是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧,熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业、航海工业,目前在阀门材料上的应用也逐渐广泛。钛的耐热性很好,熔点高达1725℃。在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水,也不能腐蚀它。
钛是一种具有高度化学活性的金属,但是,它对大多数腐蚀介质都呈现出特别优异的耐腐蚀性。原因是钛和氧有很大的亲和力,当钛暴露于大气,或任何含氧介质时,表面立即形成一种坚固而紧密的钝性氧化薄膜。这种薄膜十分稳定,如果产生机械损伤,又会立即重新形成(只要存在一定量的氧)。
钛阀门有几种特殊的腐蚀形式,如高温腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等。
钛阀的阀体为钛材料,球体(阀芯)采用钛合金,阀座为具有挠性的PTFE唇缘结构阀座,即使在阀座磨损后,由于其补偿作用而仍能保持可靠密封,具有操作力矩小、密封性能优越、使用寿命长等特点,钛截止阀应用范围广泛。
钛的物理性质
钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
钛的化学性质
钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:
第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;
第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;
第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;
第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
地球表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位(地壳中元素排行:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛)。随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。
钛阀、不锈钢阀门、哈氏合金阀门在盐酸,硫酸,硝酸,王水,铬酸,氢氟酸,磷酸,三氯化铁,氯化铜,氯化钍,氯化钙,氯化铵,氯化镁,硫酸铁,氨水,氢氧化钠,碳酸钠,硫化氢,氯气,二氧化硫,海水,醋酸,甲酸,乳酸,草酸,柠檬酸等腐蚀介质中的材料耐腐蚀性对比表如下:
腐蚀介质
|
浓度(%)
|
温度(℃)
|
耐腐蚀性
|
钛阀门
|
Cr18-Ni8 普通不锈钢
|
哈氏合金C系列
|
盐酸
|
10
|
24
|
●
|
×
|
√
|
30
|
24
|
×
|
×
|
√
|
10
|
80
|
×
|
–
|
●
|
30
|
80
|
×
|
–
|
△
|
硫酸
|
10
|
24
|
△
|
–
|
√
|
50
|
24
|
×
|
×
|
√
|
10
|
100
|
×
|
–
|
√
|
50
|
100
|
×
|
–
|
√
|
硝酸
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
50
|
24
|
√
|
√
|
–
|
10
|
100
|
√
|
√
|
△
|
50
|
100
|
√
|
●
|
–
|
王水
|
HCl-HNO3
|
24
|
√
|
×
|
△
|
3 :1
|
100
|
●
|
–
|
–
|
铬酸
|
5
|
24
|
√
|
–
|
√
|
氢氟酸
|
5
|
30
|
×
|
×
|
△
|
磷酸
|
10(通气)
|
24
|
●
|
√
|
√
|
50(通气)
|
24
|
△
|
√
|
√
|
10(通气)
|
100
|
×
|
√
|
√
|
10(通气)
|
100
|
×
|
●
|
√
|
三氯化铁
|
10
|
24
|
√
|
×
|
√
|
30
|
24
|
√
|
×
|
√
|
10
|
100
|
√
|
–
|
×
|
30
|
100
|
√
|
–
|
×
|
氯化铜
|
10
|
24
|
●
|
×
|
●
|
30
|
24
|
●
|
×
|
●
|
10
|
100
|
●
|
–
|
–
|
30
|
100
|
●
|
–
|
–
|
氯化钍
|
10
|
24
|
√
|
●
|
●
|
40
|
24
|
√
|
●
|
●
|
10
|
100
|
√*
|
●*
|
●
|
40
|
100
|
√*
|
●*
|
●
|
氯化钙
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
50
|
24
|
√
|
●
|
√
|
10
|
100
|
√*
|
–
|
√
|
50
|
100
|
√*
|
×
|
√
|
氯化铵
|
10
|
24
|
√
|
△
|
√
|
40
|
24
|
√
|
–
|
√
|
10
|
100
|
√*
|
–
|
√
|
40
|
100
|
√*
|
–
|
√
|
氯化镁
|
10
|
24
|
√
|
△
|
√
|
40
|
24
|
√
|
●
|
√
|
10
|
100
|
√*
|
△*
|
√
|
40
|
100
|
√*
|
–
|
√
|
硫酸铁
|
10
|
24
|
√
|
●
|
●
|
50
|
24
|
√
|
●
|
●
|
10
|
100
|
√
|
●
|
●
|
50
|
100
|
√
|
–
|
●
|
氨水
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
30
|
24
|
√
|
√
|
√
|
10
|
80
|
√
|
●
|
●
|
30
|
80
|
√
|
●
|
√
|
氢氧化钠
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
50
|
24
|
√
|
√
|
–
|
10
|
100
|
√
|
√
|
√
|
50
|
100
|
●
|
●
|
√
|
碳酸钠
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
30
|
24
|
–
|
–
|
–
|
10
|
100
|
√
|
√
|
√
|
30
|
100
|
√
|
√
|
√
|
硫化氢
|
干燥
|
24
|
√
|
△
|
√
|
湿
|
24
|
√
|
●
|
●
|
氯气
|
干燥
|
24
|
×
|
–
|
√
|
湿
|
24
|
√
|
–
|
△
|
干燥
|
100
|
–
|
√
|
●
|
湿
|
90
|
√
|
–
|
△
|
二氧化硫
|
干燥
|
30—60
|
√
|
–
|
–
|
湿
|
30—90
|
√
|
–
|
–
|
海水
|
高速流动状态
|
24
|
√
|
–
|
–
|
100
|
√*
|
–
|
√
|
醋酸
|
10
|
24
|
√
|
√
|
√
|
60
|
24
|
√
|
√
|
√
|
10
|
100
|
√
|
√
|
√
|
60
|
100
|
√
|
●
|
√
|
甲酸
|
10
|
24
|
●
|
●
|
√
|
50
|
24
|
●
|
●
|
√
|
10
|
100
|
●
|
×
|
√
|
30
|
100
|
×
|
×
|
√
|
乳酸
|
10
|
24
|
√
|
●
|
●
|
50
|
24
|
√
|
●
|
√
|
10
|
100
|
√
|
●
|
●
|
50
|
100
|
√
|
×
|
●
|
草酸
|
10
|
24
|
●
|
●
|
●
|
20
|
52
|
×
|
–
|
●
|
50
|
24
|
–
|
●
|
●
|
10
|
100
|
–
|
–
|
●
|
50
|
100
|
–
|
×
|
●
|
柠檬酸
|
10
|
24
|
√
|
●
|
√
|
50
|
24
|
√
|
●
|
√
|
10
|
100
|
√
|
●
|
√
|
50
|
100
|
×
|
×
|
√
|
标注说明:
√ 腐蚀率<0.051毫米/年 ○ 腐蚀率<0.508毫米/年
△ 腐蚀率0.508—1.27毫米/年 × 腐蚀率>1.27毫米/年
* 特定情况下,可能产生点腐蚀或者局部腐蚀。
以上资料仅供参考。
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