Titanul este renumit pentrunu ruginesc, iar motivul este în principal eistrat de oxid pasiv-o peliculă subțire, strâns legată, care se formează instantaneu atunci când titanul este expus la oxigen. În industrie, acest comportament este adesea descris ca „pasivare” și este ceea ce face titanul atât de atractiv în medii corozive precum apa de mare, substanțele chimice și condițiile umede.
1) Rugina vs. coroziune: ce înseamnă cu adevărat „rugina”.
Când oamenii spun „rugină”, de obicei se referă la produsele de oxidare-maronii roșiatice alefier și oțel(asociat frecvent cu oxidul de fier). Rugina de oțel se formează atunci când fierul continuă să reacționeze cu oxigenul și umiditatea, producând straturi poroase de coroziune care nu protejează în mod fiabil metalul de dedesubt-deci coroziunea continuă.
Titanul se comportă diferit. În loc să producă un strat de rugină liber, în expansiune, titanul formează o peliculă protectoare care tinde săopriți coroziunea în continuare.
2) Titanul formează o peliculă stabilă de oxid
Chimia cheie este că titanul formează un strat extrem de subțire dedioxid de titan(TiO₂) pe suprafața sa:
Se formează rapid în aer.
Aderă puternic la metalul de dedesubt.
Este dens și stabil, ceea ce face dificilă pătrunderea oxigenului și a ionilor corozivi.
Deoarece acest strat de oxid acționează ca o barieră, previne reacția electrochimică continuă care altfel ar distruge metalul așa cum rugina distruge fierul/oțelul.
3) „Pasivarea” este conceptul industriei
În ingineria materialelor, se numește stratul de oxid de titanpasivare. Pasivarea înseamnă că materialul „-se protejează”:
Când suprafața este intactă, ratele de coroziune sunt extrem de scăzute.
Dacă suprafața este ușor deteriorată, stratul de oxid poate adeseare-formădeoarece titanul reacţionează din nou cu oxigenul.
Acesta este un motiv important pentru care titanul este considerat „prin natură” rezistent la coroziune-, nu pentru că trebuie să fie acoperit sau vopsit continuu (deși acoperirile pot fi utilizate în continuare din alte motive).
4) Comportamentul oxidului face titanul mai durabil în medii reale
Multe medii corozive nu implică doar oxigen și apă-ci implică săruri, ioni de clorură și alte specii agresive. Stratul de oxid de titan este deosebit de eficient pentru a rezista acestor atacuri în multe-setari reale. De aceea titanul este utilizat pe scară largă în:
echipamente maritime și de desalinizare,
prelucrare chimică,
schimbătoare de căldură și conducte în fluide agresive,
și medii medicale/biologice.
5) Nuanță importantă: titanul se poate coroda (doar nu „ruginește”)
Este corect să spunem că titanul nu ruginește ca fierul, dar nu este total imun la coroziune:
În anumite condiții, titanul poate experimenta tipuri de coroziune localizate (de exemplu, în funcție de chimia mediului, temperatură și starea suprafeței).
Dacă suprafața este contaminată sau deteriorată mecanic într-un mod care previne re-pasivizarea, riscul de coroziune poate crește.
Deci, cea mai bună formulă din industrie este:titanul rezista foarte bine la coroziune deoarece se pasiveaza, mai degrabă decât „titanul este complet rezistent la coroziune-în toate situațiile”.
6) De ce nu toate produsele „titan” se comportă la fel
În bijuterii și produse de larg consum, oamenii aud uneori „titanul nu ruginește niciodată”, dar performanța reală-în lume depinde de:
indiferent dacă este vorba de titan adevărat sau de un material-placat/acoperit cu titan,
finisarea suprafeței (lustruite, anodizate, semne de prelucrare brută),
prezența cuplurilor galvanice (titanul care atinge anumite metale poate crea coroziune galvanică în unele configurații),
si curatenie/intretinere.
În aplicațiile de inginerie în care piesele sunt specificate și finisate corespunzător, rezistența la coroziune a titanului este deosebit de fiabilă.
Concluzie
Titanul nu poate rugini în sensul tipic deoarece formează rapid astrat de oxid stabil, protector (TiO₂)care previne coroziunea suplimentară-de oxigen. Deși titanul nu este absolut imun la toate modurile de coroziune posibile, comportamentul său la pasivare este motivul pentru care este considerat unul dintre cele mai rezistente-metale utilizate în industrie.
