如何提升材料的耐蚀性表面处理技巧

由于钛自身具有优异的耐蚀性，一般不需要进行进一步提高其耐蚀性的表面处理但是，为了防止钛在较易腐蚀的盐酸、硫酸等非氧化性酸水溶液中的全面腐蚀，以及在NaCl水溶液中的间隙腐蚀和点蚀，有时需要进行表面处理。

钛在高温大气中放置，其氧化膜会随温度的升高、时间的延长而增厚。大气中氧化处理对防止钛的全面腐蚀、间隙腐蚀都有效，其方法比较简便，但是耐久性并不十分可靠。这是因为大气中氧化处理仅使氧化膜增厚，纯钛在腐蚀环境中，增厚的氧化膜随时间的延长而变薄，最终导致腐蚀。其耐蚀性能维持的时间由大气中氧化处理条件以及腐蚀环境的苛刻程度所决定，具体预测这个时间很困难。要求长期稳定工作的部件一般并不采用这种方法。

氧化层的厚度会影响纯钛的断裂特性，氧化层越厚，韧性降低越明显。钛的耐蚀性依靠表面形成的氧化膜来维持。这种氧化膜的生成反应，一般由下式表示：

Ti＋2H₂O＝TiO₂＋4H⁺＋4e（4-2）(www.xing528.com)

这一反应是阳极反应，因此，只要提高钛的电位就可以促使此反应进一步向右方向进行，意味着钛的氧化膜的稳定性和耐蚀性的提高。提高钛的电位，必须从外部施加高电压，但是面积大时，施加均匀电压比较困难，所以并不常采用。一般来说，贵金属在苛刻的环境下也不腐蚀，显示高电位。利用这一点，在钛表面涂覆贵金属，钛的电位就向电位高的方向移动，从而提高其耐蚀性。在贵金属中，通常采用较便宜的Pd、Ru或者它们的氧化物（PdO、RuO₂）进行钛的涂覆。在钛上涂覆贵金属或其氧化物，对改善其耐蚀性极其有效，缺点是在流体或含固形物的流体中长期使用时，有少量贵金属膜会从钛表面剥离。

TiC、TiN及TiCN具有比钛更优良的耐蚀性，形成方法有气体法、CVD、PVD PCVD以及离子镀（HCD）等。由于必须在远高于钛相变点温度下加热，使组织、性能发生变化等，造成制品不能满足使用要求；而CVD、PVD、PCVD法需要特殊设备，成本高。这些处理方法有时用来提高耐磨性，极少用于提高耐蚀性。美国一家公司研究出一种改善钛合金抗氧化性的新方法，就是在钛合金基体上加一种均匀的铜合金涂层。涂层所用的铜合金可从以下三种组成中选取一种：Cu-7％Al；Cu-4.5％Al；Cu-5.5％Al-3％Si。涂层是在基体温度低于619℃的条件下进行涂覆的，在施加涂层时应防止涂层组成元素扩散进入基体并形成金属间化合物相。另外，也可以通过激光重熔的方法，增加钛的耐蚀性。用空心离子镀（HCD）技术在钛和钛合金上涂镀氮化钛层，室温条件下在浓度为74％H₂SO₄溶液的浸泡试验表明，0.379氮分压沉积的氮化钛样品比纯钛的耐蚀性提高了三个数量级，年腐蚀速率降到0.01mm／a。