Погрелюк І.М., Лук’яненко О.Г., Щвачко Х.С.^.

(ФМІ НАНУ, Львів)

Вплив термодифузійного оксидування на корозійну тривкість спеченого титану

Завдяки високій корозійній тривкості в багатьох хімічно активних середовищах титан має великі перспективи застосування в хімічній промисловості. З титану і сплавів на його основі виготовляють деталі різного призначення, які працюють у складних умовах дії агресивного середовища, високої температури і контактних навантажень. Для виробництва деталей переважно використовують технології лиття із застосуванням зварювання, а матеріалом таких заготовок, в основному, є низьколеговані α- і псевдо-α-титанові сплави.

Отримання заготовок методами порошкової металургії, шляхом пресування і наступного спікання, дозволяє істотно знизити їх вартість у порівнянні з литими заготовками і зменшити кількість технологічних операцій механічної обробки. Незважаючи на активний розвиток технологій порошкової металургії, на сьогоднішній день номенклатура деталей хімічного призначення, що виготовляється з їх використанням, невелика. Основною перешкодою до більш широкого впровадження є підвищена дефектність будови спечених матеріалів у порівнянні з компактними: вища щільність вакансій, особливо поблизу пор; велика густина дислокацій; значна протяжність меж зерен. Наявність у порошкових деталях розвиненої структури відкритих поверхневих пор, а також неповний контакт між структурними елементами спеченого матеріалу призводить до зниження корозійної тривкості таких виробів. Підвищення згаданої характеристики бачиться у використанні технологій інженерії поверхні: термодифузійному насиченні поверхневого шару металу елементами втілення, зокрема киснем. Мета роботи - оцінити ефективність термодифузійного оксидування в підвищенні корозійної тривкості зразків спеченого титану ВТ1-0 в особливо агресивних середовищах неорганічних кислот.

Досліджували зразки спеченого титану ВТ1-0, отриманого з порошку титану ПТ5-1 (ТУ У 14-10-026-98) з розміром частинок 0,50 ± 0,16 мм. Оксидування зразків здійснювали у два етапи. Перший етап: 800 °С, 3 год, розріджений аргоно-кисневий потік (P_Ar+O2 = 0,12 Пa); нагрів до 800 °С і охолодження в вакуумі P = 26,6 мПа. Другий етап: 700 °С, 1 год на повітрі.

Швидкість корозії оксидованих зразків спеченого титану в 40% -ному водному розчині сульфатної кислоти, встановлена ваговим методом, у порівнянні зі зразками без обробки менше на три порядки (0,0004 г/(м²×год) проти 0,8011 г/(м²×год)) і свідчить про високу корозійну тривкість.

Корозійні процеси в агресивному середовищі сульфатної кислоти на зразках оксидованого спеченого титану носять немонотонний характер. Це слід пов'язувати з чутливістю оксидування до дефектів структури. Оксидні плівки, сформовані у місцях з дефектами, в зонах структурної неоднорідності уразливі до впливу агресивного середовища. У цих місцях процеси корозійного руйнування поверхні інтенсифікуються, залишаючи корозійні ураження поверхневої оксидної плівки - пітінги. Окрім пітінгів за тривалих випробувань спостерігаємо і інші види місцевої корозії - корозійні плями і ниткоподібну корозію.

Характер зміни маси оксидованих зразків у 20% -ному водному розчині хлоридної кислоти аналогічний змінам у сульфатній, хоча проявляється виразніше внаслідок більшої агресивності середовища. Швидкість корозії оксидованого спеченого титану становить 0,0014 г/(м²×год), що на порядок більше, ніж у сульфатній кислоті, хоча ефект захисту оксидуванням в даному агресивному середовищі такий, як і в сульфатній кислоті (опір корозії зростає на три порядки в порівнянні з незахищеними зразками (5,2755 г/(м²×год)). Корозійні руйнування захисної оксидної плівки носять рівномірний характер: металографічні дослідження поверхні зразків не фіксують помітних змін при загальному стоншенні зразків у процесі експозиції в кислоті.