1. ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมไทเทเนียมเกรด 5 (Ti-6Al-4V)
การก่อตัวของฟิล์มแบบพาสซีฟ: ไทเทเนียมมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง และแม้แต่ในสภาวะแวดล้อม Ti-6Al-4V ก็ก่อตัวเป็น aฟิล์มออกไซด์ที่บาง หนาแน่น และเกาะติดแน่น(ส่วนใหญ่เป็น TiO₂ โดยมีปริมาณ Al₂O₃ จากอะลูมิเนียมธาตุผสมเล็กน้อย) บนพื้นผิว ฟิล์มแบบพาสซีฟนี้สามารถรักษาตัวเองได้-: หากได้รับความเสียหายจากการสึกหรอทางกลหรือการโจมตีทางเคมีในท้องถิ่น ฟิล์มจะปฏิรูปอย่างรวดเร็วเมื่อมีออกซิเจน (หรือความชื้น) เพื่อ-สร้างเกราะป้องกันขึ้นมาใหม่ เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทะลุเข้าไปในเมทริกซ์โลหะที่อยู่ด้านล่างได้อีก
ความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอและเฉพาะจุด:
ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและมีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อยส่วนใหญ่ (เช่น น้ำจืด อากาศในบรรยากาศ สารละลายเกลือเจือจาง) Ti-6Al-4V แสดงการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอเล็กน้อย โดยอัตราการกัดกร่อนมักจะต่ำกว่า 0.001 มม./ปี ซึ่งต่ำกว่าโลหะโครงสร้างทั่วไป เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน และแม้แต่เหล็กกล้าไร้สนิมหลายชนิด (เช่น 304 SS)
นอกจากนี้ยังมีความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อนเฉพาะที่ เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนตามรอยแยก และการกัดกร่อนตามขอบเกรน โครงสร้างจุลภาค-เฟส ( + ) คู่ของโลหะผสมและผลการรักษาเสถียรภาพของ Al และ V ช่วยลดความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโครงสร้างจุลภาคซึ่งโดยทั่วไปจะกระตุ้นให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุด ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์- (สาเหตุทั่วไปของการเกิดรูพรุนในเหล็กสเตนเลส) Ti-6Al-4V ต้านทานการเกิดเป็นรูจนถึงความเข้มข้นของคลอไรด์ซึ่งเกินกว่าความเข้มข้นที่จะสลายสเตนเลสสตีลได้ โดยมีเงื่อนไขว่าฟิล์มแพสซีฟยังคงสภาพเดิม
ข้อจำกัดในสภาพแวดล้อมที่ลดขนาดลงอย่างมาก: ความต้านทานการกัดกร่อนของ Ti-6Al-4V ลดลงค่ะสื่อรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง(เช่น กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น กรดซัลฟิวริก หรือกรดไฮโดรฟลูออริกที่ไม่มีสารยับยั้งการออกซิไดซ์) และในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นของฟลูออไรด์ไอออนสูง ในสถานการณ์เหล่านี้ ฟิล์มเฉื่อยไม่สามารถรักษาเสถียรภาพหรือซ่อมแซมตัวเองได้- ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนสม่ำเสมออย่างรวดเร็วหรือการเปราะของไฮโดรเจน (HE) ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนแพร่กระจายเข้าไปในโลหะผสมและทำให้เกิดการแตกร้าวแบบเปราะภายใต้ความเครียดแรงดึง
2. ความสามารถในการซ่อมบำรุง-ในระยะยาวของโลหะผสมไทเทเนียมเกรด 5 ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (น้ำทะเล กรด-ตัวกลางที่เป็นฐาน อุณหภูมิและความดันสูง)
(1) สภาพแวดล้อมน้ำทะเล
ความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางทะเล: ฟิล์มพาสซีฟบน Ti-6Al-4V มีความเสถียรสูงในน้ำทะเล แม้ในสภาวะที่มีความเค็มสูง น้ำขึ้นน้ำลง หรือบริเวณที่มีน้ำกระเซ็น (ซึ่งระดับออกซิเจนและคลอไรด์มีความผันผวน) มันต้านทานการกัดกร่อนจากไอออนคลอไรด์ของน้ำทะเล เช่นเดียวกับการปนเปื้อนทางชีวภาพ (แม้ว่าการปนเปื้อนทางชีวภาพอาจต้องมีการทำความสะอาดเป็นระยะ แต่ก็ไม่ได้กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างของโลหะผสม)
ประสิทธิภาพภายใต้สภาวะไดนามิก: ในน้ำทะเลที่ไหล (เช่น ในเพลาใบพัดเรือหรือตัวยกนอกชายฝั่ง) หรือสภาพแวดล้อมที่มีการเกิดโพรงอากาศ/การกัดกร่อน Ti-6Al-4V ผสมผสานความต้านทานการกัดกร่อนเข้ากับความแข็งแรงเชิงกลและความเหนียวสูง หลีกเลี่ยงความล้มเหลวจากการกัดเซาะ-การกัดกร่อนซึ่งพบได้ทั่วไปในเหล็กกล้าคาร์บอนหรือโลหะผสมทองแดง การสัมผัสกับน้ำทะเลธรรมชาติในระยะยาว (10+ ปี) แสดงให้เห็นว่าไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนหรือการเสื่อมสลายของคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมที่วัดได้ หากไม่มีการต่อเชื่อมกัลวานิกกับโลหะมีตระกูลมากกว่า (เช่น แพลทินัม กราไฟต์) เกิดขึ้น (ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกิดการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนแบบคาโทดิกและ HE)
(2) สื่อกรดและอัลคาไลน์
สื่ออัลคาไลน์: โลหะผสมนี้-เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานระยะยาว-ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างส่วนใหญ่ รวมถึงการเจือจางให้เป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น (NaOH) โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) และสารละลายปูนขาว แม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น (สูงถึง 150–200 องศาสำหรับด่างเจือจาง) ฟิล์มพาสซีฟมีความเสถียรในสภาวะที่เป็นด่าง และอัตราการกัดกร่อนยังคงต่ำมาก (โดยทั่วไป<0.01 mm/year). It is commonly used in chemical processing equipment for caustic soda production and wastewater treatment systems.
สื่อกรด:
เจือจางหรือกรดออกซิไดซ์: Ti-6Al-4V สามารถให้บริการในระยะยาวในกรดไนตริกเจือจาง (HNO₃,<20% concentration), chromic acid (H₂CrO₄), or mixed acids with oxidizing agents (e.g., nitric-sulfuric acid blends). The oxidizing environment maintains the integrity of the passive film, preventing corrosion. For example, it is used in nuclear industry equipment for nitric acid-based fuel reprocessing.
กรดที่ไม่-ออกซิไดซ์หรือกรดเข้มข้น: It cannot be used long-term in concentrated non-oxidizing acids (e.g., >10% HCl, >5% H₂SO₄ ที่อุณหภูมิห้อง หรือความเข้มข้นใดๆ ของ HF) ในสื่อเหล่านี้ ฟิล์มเฉื่อยจะละลาย ทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรวดเร็วและการดูดซับไฮโดรเจน ซึ่งทำให้เกิดการเปราะและความล้มเหลวก่อนวัยอันควร แม้แต่กรดที่ไม่ออกซิไดซ์ที่เจือจาง-ก็จะทำให้โลหะผสมเสื่อมคุณภาพเมื่อเวลาผ่านไปหากไม่มีการเติมสารยับยั้งการกัดกร่อน (เช่น เกลือออกซิไดซ์ เช่น เฟอร์ริกคลอไรด์หรือคิวปริกซัลเฟต)
(3) สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-และ-ความดันสูง (HTHP)
สูง-อุณหภูมิอากาศ/บรรยากาศเฉื่อย: ในบรรยากาศออกซิไดซ์หรือเฉื่อย (เช่น อาร์กอน ไนโตรเจน) Ti-6Al-4V สามารถทำงานในระยะยาวที่อุณหภูมิสูงถึง300–350 องศา. At these temperatures, it retains its mechanical strength (tensile strength >860 MPa) และความต้านทานการกัดกร่อน ด้วยฟิล์มพาสซีฟคอมโพสิต Al₂O₃-TiO₂ ป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง- อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 400 องศา ฟิล์มออกไซด์จะมีรูพรุน และโลหะผสมเริ่มดูดซับออกซิเจนและไนโตรเจน ทำให้เกิดการเปราะที่พื้นผิว (การก่อตัวของ "เปลือกอัลฟ่า") ที่แข็งและเปราะ และความเหนียวและความเหนียวลดลงทีละน้อย ทำให้-การบริการในระยะยาวไม่สามารถทำได้
สารกัดกร่อน/แรงดันที่อุณหภูมิสูง-สูง:
ในน้ำหรือไอน้ำ HTHP (เช่น หม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้า ระบบความร้อนใต้พิภพ) Ti-6Al-4V ต้านทานการกัดกร่อนและการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ได้สูงถึง 300 องศา และความดัน 15–20 MPa เนื่องจากฟิล์มพาสซีฟยังคงเสถียรในน้ำแรงดันสูงและออกซิเจน มักใช้ในส่วนประกอบของหลุมความร้อนใต้พิภพเนื่องจากความสามารถในการทนต่อทั้งแรงดันสูงและน้ำเกลือที่มีคลอไรด์
ในสื่อที่เป็นกรดหรือด่างของ HTHP เกณฑ์อุณหภูมิสำหรับการใช้งานที่ปลอดภัยในระยะยาว-จะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในสารละลายกัดกร่อนเจือจาง อุณหภูมิที่สูงกว่า 200 องศาอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบเร่ง ในขณะที่กรดออกซิไดซ์ อุณหภูมิที่สูงกว่า 100 องศาอาจทำให้ฟิล์มแฝงเสียหายและเพิ่มความเสี่ยงต่อ HE
ในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยไฮโดรเจน HTHP- (เช่น บ่อน้ำมันและก๊าซที่มีปริมาณ H₂S สูง) Ti-6Al-4V ไวต่อการเกิดการเปราะของไฮโดรเจน แม้ในอุณหภูมิปานกลาง (150–200 องศา ) และต้องใช้การเลือกวัสดุอย่างระมัดระวังหรือกลยุทธ์การลดก๊าซไฮโดรเจน (เช่น การดัดแปลงการเคลือบหรือโลหะผสม) สำหรับการบริการระยะยาว
