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。 |