Окислення титану супроводжується збільшенням його крихкості. Так, при вмісті кисню 0 3% він повністю втрачає пружні властивості. Титан відноситься до пасивуються металів. Але пассивация цього металу може відбуватися не тільки під дією кисню.
Умови застосування титану в водневих середовищах при різних температурах. Окислення титану розчином при періодичному відключенні струму різко знижує катодного наводороживание титану.
Запобігти окисленню титану можна, застосовуючи печі з інертною газовим середовищем (заповнення аргоном або гелієм) або вакуумні печі. Напівфабрикати піддають механічній обробці (наприклад, штампування), обмежуючись видаленням окалини. Цій меті служить гідропесконструйний або дробоструминний об-дув.
Метод окислення титану підвищує зносостійкість деталей з титану і його сплавів.
Залежність приросту від часу Дифузія ИОНОВ титану, при окисленні заліза на повітрі при 950 С (а і титану ВТ1 - 1 при 880 С. Особливість окислення титану полягає в тому, що потовщення плівки супроводжується одночасно значним насиченням поверхні металу киснем. Це забезпечує хороше зчеплення плівки з металом до тих пір, поки товщина її залишається порівняно невеликою, що відповідає умовам термічного режиму емалювання титану.
Швидкість окислення титану в певному інтервалі температур підпорядковується параболічного закону. Крім окислення титану з поверхні, відбувається також дифузія в товщу металу кисню, що утворює твердий розчин з титаном, в результаті чого різко підвищуються твердість і крихкість металу.
Процес окислення титану протікає в три стадії (рис. IV. Перша стадія окислення, відповідна області А, складається в освіті щільною окалини. Окислення при цих температурах визначається параболічної залежністю швидкості поглинання від часу. Окісна плівка поступово досягає такої товщини, що напруги, що виникають з -за зміни обсягу металу при окисленні, розривають плівку, в ній виникають тріщини і пори.
Процес окислення титану надзвичайно складний. Характерний відбиток на окислення титану накладають наявність поліморфного перетворення і велика розчинність кисню в ньому.
При окисленні титану в парах води (рис. 2, а - д і 3, а - г) зростання кристалів, що складають окалину, відбувається інакше. При окисленні в парах води в цей період кристали окалини схожі на лускату черепицю; однакова орієнтування окисних кристалів зберігається в межах певної області; на рис. 2, б видно стик областей, або колоній однаково орієнтованих кристалів рутилу.
При окисленні титану в парах води при температурі 800 - 1200 С окісна плівка складається тільки з фази ТЮ2 в модифікації рутилу; фаз Ti2O3 і TiO не виявляється. Таким чином, основна роль при утворенні поверхневих плівок на титані відводиться кисню і водяної пари.
При окисленні титану окісна плівка в основному складається з ТЮ2 - рутилу, який відноситься до напівпровідників / г-типу з недоліком аніонних вакансій. Такий оксид володіє електронною провідністю. Кисневі вакансії забезпечують переважну дифузію іонів кисню через кристалічну решітку оксиду.
При окисленні титану в киплячій 65% - ної азотної кислоти на його поверхні утворюється окисна плівка, що складається з оксиду вищого ступеня окислення ТЮ2 зі структурою анатазу з невеликою кількістю рутилу.
При окисленні титану протікає і процес утворення нітридів титану.
При окисленні титану в киплячій 65 -ної азотної кислоти на його поверхні утворюється окисна плівка, що складається з оксиду вищого рівня окислення ТЮ зі структурою анатазу з невеликою кількістю рутилу.
І. тггерміч. криві окислення титану при температурах 800 - 925. | Розподіл кисню між окалиною і твердим розчином в процесі окислення титану при 1000. 1 - загальний приріст ваги. 2 - оксиди на поверхні. 3 - розчинення О2 в титані. | Глибина проникнення кисню після 10-годинного окислення титану при різних темп - pax (побудовано за до рівим розподілу твердості по глибині шару. При 800 окислення титану гальмується при легуванні до 1% вольфрамом, молібденом, хромом і танталом, однак за рахунок легування висока жаростійкість титанових сплавів не досягається. Найбільш ефективний захист титану забезпечує нанесення термостійких емалей і комбінованих гальваніч.
Складність механізму окислення титану визначається численністю окислів, наявних в системі титан-кисень, а також великий здатністю титану до розчинення кисню.
Зіставте ступеня окислення титану, ванадію, хрому та марганцю з їх електронними структурами. Які електрони віддаляються при утворенні іонів, що несуть подвійний позитивний заряд. Які електрони обумовлюють вищі ступені окислення.
При вивченні окислення титану 106, 107] об'єктом дослідження були Монокристальна плівки Ti, отримані шляхом конденсації пара в вакуумі на площині відколу NaCl. Вище 400 С замість TiO з'являється ТЮ2 одночасно в двох модифікаціях - анатаза і рутилу. Перший стабільний при температурах до 550 С, другий - від 550 до 800 С. У плівках ТЮ2 спостерігаються аксіальні текстури, осями яких є спрямування дуже ретельним упаковки частинок. Якщо плівка складається з декількох шарів Ti, TiO і TiO2, то перехід від однієї структури до іншої відбувається таким чином, що напрямок дуже ретельним упаковки успадковується кристалами нового шару, так що взаємно паралельні напрямки [001] ТЮ: 2, [ПО] TiO і 010 ] Ti. Цей факт свідчить скоріше про наявність епітаксії, ніж про існування текстур зростання. Виявлення відповідних орієнтувань TiO2 з TiO і Ti вимагає додаткових досліджень.
Для захисту від окислення тонколистового титану і його сплавів особливого значення набувають швидкісні способи нанесення покриттів.
Оксид вищого ступеня окислення титану ТЮ2 з'являється на поверхні тітааа при найбільш жорстких умовах-окислення. Такими умовами є окислення на повітрі при високій температурі, окислення в окислювальних середовищах при температурах кипіння і анодное окислення при високих позитивних потенціалах. При ще більш слабких умовах окислення можливе утворення ще більш нижчих окіслчз титану.
Роботи по вивченню окислення титану показали, що комплексне дослідження дає більш великі відомості про особливості цього процесу, ніж проста сукупність даних, отриманих різними методами.
Проведено вивчення кінетики окислення титану марки ВТ-1Д в інтервалі температур 800 - 1150 С в газових сумішах О2 - f N2 різного складу. Показано, що при витягах більше однієї години окислення у всьому дослідженому інтервалі температур слід за лінійним законом.
Визначення грунтується на окисленні титану перекисом водню до надтитанові кислоти, що володіє жовтим забарвленням.
Визначення грунтується на окисленні титану перекисом водню до надтитанові кислоти, що володіє жовтим забарвленням.
Визначення грунтується на окисленні титану перекисом водню до надтитанові кислоти, що володіє жовтим забарвленням.
Як уже зазначалося, окислення титану може бути до певної міри ослаблене і при зварюванні відкритою дугою або під час зварювання під низькокремнистий флюсом при наявності в сталі (дроті) більш енергійних розкислювачів, наприклад алюмінію, кальцію, магнію.
З метою інтенсифікації процесів окислення титану, створення рівномірного покриття всієї поверхні виробу становить інтерес застосування киплячого або псевдозрідженим шаром.