и энергично растворяется в растворе кислоты уже при концентрации ее, равной 1%. Сильное корродирующее действие на титан оказывают и ионы фтора: даже незначительные добавки фторидов могут в десятки раз увеличить скорость коррозии титана в азотной, серной, бромистой, йодной и муравьиной кислотах.

В азотной кислоте самых различных концентраций титан обладает высокой коррозионной стойкостью вплоть до температуры кипения. В очень концентрированных растворах кислоты, насыщенных окислами азота (красная дымящая кислота) скорость коррозии титана значительно возрастает по сравнению с растворами кислоты, не содержащих окислов азота. В дымящей кислоте, кроме того, титан склонен к коррозии под напряжением, сопровождающейся взрывами.

Во влажном хлоре и водных растворах хлоридов титан обладает очень высокой коррозионной стойкостью. В этом отношений титан заметно превосходит лучшие коррозионно-стойкие нержавеющие стали и сплавы на основе никеля.

Титан весьма устойчив в водных растворах хлоридов железа, меди, ртути, олова, никеля, марганца, натрия, алюминия, кальция, магния, ария и цинка различной концентрации. Исключение составляет хлористый алюминий концентрации выше 25% при высокой температуре.

В слабых растворах щелочей коррозионная стойкость титана высока. Кипящие растворы TSIHOH 20%-ной концентрации, NaOH и КОН 10%-ной - оказывают малое воздействие на титан. Однако при концентрации едкого натрия 40% и температуре 80° появляется коррозия, достигающая скорости 0,4-0,5 мм/год. При содержании свободного хлора коррозия титана в щелочных растворах резко снижается.

Кроме того, титан стоек в царской водке при комнатной температуре, в различных смесях серной и азотной кислот при температурах до 35° С. Полностью устойчив титан в холодных и горячих растворах следующих солей: сернокислая медь, углекислый натрий, цианистый натрий, сульфит и сульфат натрия и др. Высокой стойкостью он обладает также в расплавленной сере, ряде расплавленных металлов: олове до температуры 480° С, галлии до 400° С, магнии до 700° С и ртути до 350° С (при ограниченном сроке воздействия).

В расплавах солей при допуске воздуха скорость коррозии титана очень велика; при отсутствии воздуха коррозия протекает слабо.

К большинству газов при комнатной температуре титан инертен. Исключение составляют сухие галогены: сухой газообразный хлор вызывает сильную коррозию титана. Наличие влаги создает определенную пассивность титана в этих средах: так, присутствие в хлоре даже незначительного количества влаги (0,005%) предотвращает коррозию титана [89].

Повышение температуры выше 450-500° С резко уменьшает

химическую стойкость титана по отношению к газам - в этих условиях титан проявляет большую активность по отношению к кислороду, азоту и водороду, что объясняется слабыми защитными свойствами окалины.

В большинстве органических соединений титан обладает исключительно высокой стойкостью. Скорость коррозии его в наиболее агрессивных средах зависит от аэрации раствора или наличия свободного доступа к нему кислорода воздуха.

Так, в условиях аэрации титан устойчив в муравьиной кислоте всех концентраций до температуры +100° С. Однако в 50%-ном растворе при температуре кипения он подвергается сильной коррозии. В аэрируемых воздухом растворах уксусной кислоты любых концентраций и при различных температурах до 100° коррозия титана практически отсутствует. В ледяной уксусной кислоте при температуре кипения скорость коррозии титана не превышает 0,0011 мм/год даже при отсутствии аэрации. В уксусном ангидриде (99,5%) при температуре кипения скорость коррозии титана также невелика (~0,01 мм/год). В хлоруксусной кислоте при температуре кипения титан полностью устойчив; в дихлоруксусной кислоте корродирует слабо (менее 0,01 мм/год), а в треххлоруксусной кислоте - неустойчив. В растворах молочной кислоты при всех концентрациях в условиях аэрации титан достаточно устойчив при температуре от комнатной до +100°.

Коррозия титана в 25%-ной дубильной кислоте при аэрации практически отсутствует или является совершенно незначительной. В. щавелевой кислоте титан относительно устойчив лишь при комнатной температуре и хорошей аэрации раствора воздухом. При повышенных температурах щавелевая кислота оказывает сильное корродирующее действие на титан даже в разбавленном состоянии.

В аэрируемых растворах винной кислоты при концентрации до 50% и температурах до 100° коррозия титана ничтожна и не превышает 0,003 мм/год. Исследования коррозионной стойкости титана и его сплавов в ряде пищевых сред показали высокую стойкость титана и его сплавов в средах, соответствующих винному и чайному производству, на различных стадиях консервации фруктов и др. [99]. Хорошую коррозионную стойкость титан и его сплавы показали при испытании их в молоке и молочных продуктах, в лимонной кислоте и фруктовых соках. Исследования, проведенные в институте металлургии АН Грузинской ССР с целью выяснения возможности использования титана для нужд медицинской промышленности, показали, что титановые сплавы обладают самой высокой стойкостью в настойках, экстрактах и промышленных растворах таннина и галловой кислоты [871.

Влияние легирования на коррозионную стойкость сплавов титана. Основной объем сведений о коррозионной стойкости промышленных сплавов титана, а также о влиянии на коррозионную стойкость ряда легирующих элементов приведен в рабо-

Tax [87, 90]. В общем случае коррозионная стойкость промышленных титановых сплавов мало отличается от коррозионной стойкости титана: в тех средах, где устойчив технически чистый титан, обычно устойчивы и промышленные сплавы на его основе. Природа коррозионной стойкости сплавов такая же, как у технически чистого титана. Для сплавов титана так же, как и для других металлов, наиболее высокая коррозионная стойкость наблюдается при наличии гомогенных структур: появление структурных неоднородностей в ряде случаев может привести к появлению структурной коррозии. Особенно это относится к сплавам с повышенным (6% и более) содержанием алюминия, где появление в структуре участков аз-фазы, являющихся микроанодами по отношению к матрице, приводит к значительному изменению электрохимических свойств титана в некоторых агрессивных средах. Так, в серной и соляной кислотах наибольшее разрушение образцов из сплавов системы Ti-А1 наблюдается при содержании алюминия >6%, т. е. в том случае, когда в структуре сплава одновременно присутствуют а- и аз-фазы [99]. У сплавов систем Ti-Сг и Ti-Мп при появлении интерметаллида коррозионная стойкость ухудшается. Отмечается также снижение коррозионной стойкости при легировании титана такими эвтектоидообразую-щими элементами, как Fe и Ni. При легировании титана р-изо-морфным элементом (ванадием) наблюдается повышение коррозионной стойкости при введении его в количестве, не превышающем предел растворимости в а-фазе и некоторое уменьшение - при появлении в структуре р-фазы. Тантал, ниобий и молибден существенно повышают коррозионную стойкость титана в ряде агрессивных сред. Легирование цирконием улучшает коррозионную стойкость титана в соляной кислоте любой концентрации и 75%-ной серной кислоте. Считают [87], что сплав Ti-9Zr может заменить по корррзионной стойкости чистый цирконий, являющийся более дорогим и дефицитным металлом, чем титан.

Представляет интерес специальное легирование титана с целью повышения его коррозионной стойкости в тех средах, где его устойчивость невелика. В частности, сплав Ti-(32-34)Мо с р-струк-турой отличается высокой коррозионной стойкостью в растворах серной, соляной, фосфорной кислот, кипящих растворах FeClg, CUCI3. В настоящее время разработан сплав Ti-0,2Pd, получивший марку 4200, который во многих средах (НС1, H3SO4, Н3РО4 и др.) по своей коррозионной стойкости значительно превосходит чистый титан (табл. 7). Добавка 0,2Pd повышает кислотостойкость не только технически чистого титана, но и ряда сплавов на его основе: 0Т4, ВТ6, ВТ 14 [90].

Контактная коррозия. Этот вид коррозии часто наблюдается на большинстве конструкций, состоящих из разнородных металлов. Величина ее зависит от разности стационарных потенциалов металлов, образующих контакты, и их коррозионных характеристик в данных условиях. Б табл. 8 приводятся фактические данные по

Таблица 7. Коррозионная устойчивость титана и сплава Ti-0,2 Pd

влиянию контакта с титаном на скорость коррозии ряда металлов и сплавов при равной площади поверхности контактирующих образцов. Количественно оценивая данные, можно отметить, что электрохимическое поведение титана при контакте в морской воде с другими металлами аналогично поведению нержавеющей стали типа 18-8. Это позволяет сделать вывод о возможности замены нержавеющей стали титаном в условиях контактирования с другими металлами без опасности существенного усиления контактной коррозии. При оценке контактной коррозии с титаном, как и с другими электроположительными металлами, следует учитывать соотношение площадей контактирующих металлов и удаленность от места контакта. Так, по данным Коттона, в воде в контакте с титаном при соотношении площадей 10: 1 (титан-катод, другой металл - анод) сильно корродировали углеродистая сталь, алюминий, пушечная бронза; умеренной коррозииподвергались алюминиевая латунь, сплавы медь-никель, с незначительной скоростью корродировала нержавеющая сталь типа 18-8. При обратном соотношении площадей (Ti : Me = 1 : 10) единственным металлом, который подвергался коррозии, была углеродистая сталь. Эффект контактной коррозии при этом соотношении площадей был в 12 раз меньше, чем при соотношении площадей 10 : 1.

Для снижения влияния контакта с титаном на коррозию сопряженных с ним металлов можно использовать широко применяемый для других металлов метод протекторной защиты. В качестве протектора цветных сплавов от действия титана может служить обычное мягкое железо.

В табл. 9 приведены данные по коррозии в морской воде находящихся в контакте с титаном цветных металлов без протектора и в присутствии протектора в виде узкой полоски железа (общей площадью -I см). Отношение общей площади металла к площади протектора составляло 16 : 1. Как следует из таблицы, цветные сплавы в присутствии протектора в неподвижной морской воде

Таблица 8. Коррозия металлов в синтетической морской воде при контакте с титаном и сталью 0Х18Н10Т

Таблица 9. Сравиитеяьные данные о кйррозии некоторых сплавОВ в морской воде в контакте с титаном при наличии протекторной защиты

В контакте с титаном за исследуемый период времени (83 дня) не были затронуты коррозией - корродировал только протектор. При испытании на струевую коррозию устойчивость металлов в присутствии протектора оказалась несколько ниже, но все же потеря массы из-за коррозии была в 20-30 раз меньше, чем без протекторной защиты.

Коррозионное растрескивание под напряжением. Развитие трещины, по мнению авторов [911, можно рассматривать как электрохимический процесс, сильно интенсифицированный приложенными напряжениями растяжения. Поэтому коррозионному растрескиванию в первую очередь подвержены металлы, имеюЙ1,ие пленочную природу коррозионной стойкости, склонные в данных условиях к депассивации в месте образования трещины. При этом трещина может рассматриваться как коррозионная пара, в которой катодом является боковая поверхность, а анодом - вершина трещины. Таким образом, возможность и интенсивность коррозионного растрескивания предопределяются совместным действием двух факторов - агрессивностью среды и тем, насколько схема нагружения способствует образованию трещин.

Ранее было показано, что при определенных системах легирования (высокое содержание алюминия, интерметаллидообразую-щих элементов - хрома, марганца и т. п.) коррозионная стойкость сплавов титана уменьшается. Вместе с этим появляется предрасположенность сплавов к коррозионному растрескиванию, в том числе и в таких средах, в которых иные сплавы и нелегированный титан абсолютно пассивны. Так, в работах Брауна, впоследствии в ряде других работ было показано, что в сплаве Ti-7А1-2Nb- ITa искусственно созданная трещина распространяется в воде