2. Control ambiental: eliminació de desencadenants de corrosió localitzats
2.1 Prevenció de la contaminació per ferro i la fragilitat per hidrogen
La contaminació per ferro representa una de les causes més insidioses-i evitables- de la degradació del titani. Quan les partícules de ferro s'incorporen a les superfícies de titani durant la fabricació, la manipulació o el manteniment, es forma un parell galvànic. En determinades condicions de pH i escenaris de corrosió galvànica per sobre de 75 graus (165 graus F), aquesta parella condueix l'hidrogen atòmic a la matriu de titani, formant fases fràgils d'hidrur que redueixen severament la ductilitat.
La investigació confirma que l'absorció d'hidrogen s'inicia quan la contaminació de ferro/níquel roman a les superfícies de titani. Si el contingut d'hidrogen supera les 500 ppm, els components pateixen estelles sota càrrega. La prevenció completa requereix l'eliminació de la contaminació per ferro mitjançant el decapat d'àcid nítric abans del condicionament de l'escala.
Mesures de control crítiques:
- Eines d'acer inoxidable o d'aliatge de coure-dedicades per a tota la manipulació de titani-El contacte d'acer al carboni està estrictament prohibit
- Àrees de fabricació segregades que eviten la-contaminació creuada per pols de mòlta d'acer al carboni
- Passivació d'àcid nítric (20-40% HNO₃) per a la descontaminació superficial abans de la soldadura o el tractament tèrmic
- Neteja posterior a la-soldadura amb escuts de gas inert per evitar la contaminació induïda per l'oxidació-
La neteja de fabricació i reparació segueix sent vital per evitar la hidruració del titani. La reacció d'hidrur pot continuar fins que es produeixi una pèrdua total de ductilitat i qualsevol tensió transitòria pot trencar els components afectats-ja sigui per alteracions del procés o durant les operacions de manteniment.
2.2 Gestió de la corrosió per escletxes al servei de clorurs
La corrosió de les esquerdes es produeix a les llacunes estretes inherents a les connexions de brides de disseny estructural-, superfícies de juntes, expansions de tub-a-lamina de tubs i juntes cargolades-o sota els dipòsits d'escala que cobreixen superfícies de titani. Tot i que les primeres investigacions van suggerir que el titani resistia a la corrosió de les esquerdes a l'aigua de mar, investigacions posteriors van confirmar que els medis de clorur d'alta-temperatura (com els intercanviadors de calor d'aigua de mar) i els entorns de gas de clor humit poden provocar un atac d'esquerdes.
La susceptibilitat a la corrosió de les esquerdes del titani segueix l'ordre Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-clorur Els entorns de clorur presenten el risc més alt, al contrari del comportament de corrosió per picades del titani. A més, les esquerdes formades entre el titani i els materials no-metàl·lics (PTFE, amiant) presenten una susceptibilitat més gran que les interfícies-a-del titani. Durant el període d'incubació, l'esgotament d'oxigen dins de l'escletxa desplaça les reaccions catòdiques a l'exterior mentre que la dissolució anòdica es produeix internament; Els ions clorur migren cap a l'interior per mantenir l'equilibri de càrrega, i la hidròlisi dels ions de titani redueix el pH-caiguda potencialment per sota de l'acceleració de la ruptura passiva de la pel·lícula.
Protocol de mitigació:
- Les juntes compostes revestides de PTFE-o-no metàl·liques estabilitzen l'entorn electroquímic local i redueixen la probabilitat de corrosió de les esquerdes
- Minimitzar els espais de la cara de la brida mitjançant un mecanitzat de precisió (rugositat superficial Ra Menor o igual a 3,2 μm)
- Per a temperatures de funcionament superiors als 60 graus en servei de coixinets de clorur-, especifiqueu TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) per millorar la resistència a la corrosió de les esquerdes.
- El desmuntatge i la inspecció periòdics de les cares de segellat durant els canvis programats-eliminen els dipòsits blancs de TiO₂ que indiquen un atac actiu d'esquerdes
3. Enginyeria de superfícies: Millora de la duresa i mitigació del desgast
La duresa superficial relativament baixa del titani (aproximadament 250–350 HV per a graus comercialment purs recuits) limita el seu rendiment sota desgast abrasiu, fretting i contacte de lliscament. Les tecnologies de modificació de superfícies tracten aquesta limitació sense comprometre les propietats mecàniques del substrat.
3.1 Nitruració per plasma per a la resistència al desgast
La nitruració per plasma forma capes compostes de TiN i Ti₂N dures a les superfícies de titani, millorant dràsticament la resistència al desgast. Per al plasma d'aliatge de titani TA7 nitrurat a 800 graus durant 10 hores, el gruix de la capa nitrurada arriba a aproximadament 5 μm, amb una duresa superficial que aconsegueix 1183,6 HV0,05-2,6 vegades més gran que la duresa del substrat no nitrurat. Més significativament, la taxa de desgast disminueix més d'un 99,3% en comparació amb el material no tractat.
La nitruració de plasma d'arc de baixa -temperatura a 500 graus amb una tensió de polarització de 400 V i una pressió de treball d'1,5 Pa produeix capes denses de TiN i Ti₂N. La resistència al desgast òptima es produeix amb una proporció de nitrogen-hidrogen de 2:1 a la barreja de gasos del procés. Aquesta tecnologia millora les propietats de la superfície TC4 (Ti{-6Al-4V) sense modificar la microestructura de la matriu ni les característiques mecàniques generals, ampliant els límits de funcionament segurs per a aplicacions d'enginyeria aeroespacial i marina.
3.2 Oxidació anòdica per a la restauració de la barrera contra la corrosió
L'anodització produeix una pel·lícula de TiO₂ controlada a les superfícies de titani, amb un gruix governat amb precisió per la tensió de CC aplicada-normalment de 10 a 100 volts. La capa d'òxid creix directament des del metall base mitjançant l'enllaç a nivell-atòmic, eliminant els riscos de delaminació associats amb els recobriments aplicats. El gruix de la pel·lícula determina els colors d'interferència característics:
| Tensió (V) | Color | Gruix aproximat de l'òxid |
| 15 | Bronze | 30 - 50 nm |
| 25 | Lila | 50 - 70 nm |
| 40 | Blau | 70 - 90 nm |
| 70 | Or | 100 - 120 nm |
| 90 | Rosa/Magenta | 120 - 150 nm |
L'anodització té finalitats tant estètiques com funcionals. Per a aplicacions de manteniment, l'oxidació anòdica regenera la pel·lícula passiva a les superfícies de titani que mostren decoloració o corrosió en fase inicial-. El procés restaura la resistència total a la corrosió sense necessitat de substituir els components. La duresa de la pel·lícula de TiO₂ oscil·la entre 300 i 500 HV, inferior a les superfícies nitrurates, però suficient per al servei químic general on el desgast abrasiu és mínim.
Continuant...
