1. Resistència a la corrosió de l'aliatge de titani de grau 5 (Ti-6Al-4V)
Formació de cinema passiu: El titani té una forta afinitat per l'oxigen, i fins i tot en condicions ambientals, el Ti-6Al-4V forma unpel·lícula d'òxid fina, densa i adherent(principalment TiO₂, amb traces d'Al₂O₃ de l'element d'aliatge alumini) a la seva superfície. Aquesta pel·lícula passiva s'auto-cura: si es fa malbé per un desgast mecànic o un atac químic local, es reforma ràpidament en presència d'oxigen (o humitat) per restablir-la barrera protectora, evitant una major penetració de medis corrosius a la matriu metàl·lica subjacent.
Resistència a la corrosió uniforme i localitzada:
A la majoria dels entorns neutres i poc corrosius (p. ex., aigua dolça, aire atmosfèric, solucions de sal diluïda), Ti-6Al-4V mostra una corrosió uniforme insignificant, amb taxes de corrosió sovint inferiors a 0,001 mm/any, molt més baixes que els metalls estructurals convencionals com l'acer al carboni i fins i tot molts acers inoxidables (per exemple, 304 SS).
També té una alta resistència a la corrosió localitzada, com ara picats, corrosió per esquerdes i corrosió intergranular. La microestructura de fase dual-(+) de l'aliatge i l'efecte estabilitzador d'Al i V minimitzen les deshomogeneïtats microestructurals que normalment desencadenen la corrosió localitzada. Per exemple, en entorns que contenen-clorur (una causa comuna de picades en els acers inoxidables), el Ti-6Al-4V resisteix a les concentracions de clorur molt superiors a les que degradarien l'acer inoxidable, sempre que la pel·lícula passiva es mantingui intacta.
Limitacions en Ambients Extrems Reductors: La resistència a la corrosió del Ti-6Al-4V disminueixforts mitjans reductors(p. ex., àcid clorhídric concentrat, àcid sulfúric o àcid fluorhídric sense inhibidors oxidants) i en ambients amb concentracions elevades d'ions fluor. En aquests escenaris, la pel·lícula passiva no és capaç d'estabilitzar-se ni d'auto{3}}reparar-se, provocant una ràpida corrosió uniforme o fragilització de l'hidrogen (HE), on els àtoms d'hidrogen es difonen a l'aliatge i provoquen esquerdes fràgils sota esforç de tracció.
2. Utilitat a llarg termini-de l'aliatge de titani de grau 5 en entorns severs (aigua de mar, medis àcids-bases, alta temperatura i pressió)
(1) Ambients d'aigua de mar
Resistència a la corrosió marina: la pel·lícula passiva de Ti-6Al-4V és altament estable a l'aigua de mar, fins i tot en condicions d'alta salinitat, marea o zona d'esquitxades (on els nivells d'oxigen i clorur fluctuen). Resisteix la corrosió dels ions clorur de l'aigua de mar, així com la bioincrustació (tot i que la bioincrustació pot requerir una neteja periòdica, no compromet la integritat estructural de l'aliatge).
Rendiment en condicions dinàmiques: A l'aigua de mar que flueix (per exemple, en eixos d'hèlix de vaixells o en alta mar) o en entorns amb cavitació/erosió, Ti-6Al-4V combina la resistència a la corrosió amb una gran resistència mecànica i tenacitat, evitant les fallades d'erosió i corrosió habituals en l'acer al carboni o els aliatges de coure. S'ha demostrat que l'exposició a llarg termini (10+ anys) a l'aigua de mar natural no provoca corrosió mesurable ni degradació de les propietats mecàniques de l'aliatge, sempre que no es produeixi un acoblament galvànic amb metalls més nobles (per exemple, platí, grafit) (que podria induir l'evolució d'hidrogen catòdic i HE).
(2) Mitjans àcids i alcalins
Mitjans alcalins: l'aliatge és adequat-per a un ús-a llarg termini en la majoria d'entorns alcalins, com ara hidròxid de sodi diluït a concentrat (NaOH), hidròxid de potassi (KOH) i solucions de calç, fins i tot a temperatures elevades (fins a 150-200 graus per àlcalis diluïts). La pel·lícula passiva és estable en condicions alcalines i les taxes de corrosió es mantenen extremadament baixes (normalment<0.01 mm/year). It is commonly used in chemical processing equipment for caustic soda production and wastewater treatment systems.
Mitjans àcids:
Àcids diluïts o oxidants: Ti-6Al-4V pot servir a llarg termini en àcid nítric diluït (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.
Àcids no-oxidants o concentrats: It cannot be used long-term in concentrated non-oxidizing acids (e.g., >10% HCl, >5% H₂SO₄ a temperatura ambient, o qualsevol concentració de HF). En aquests medis, la pel·lícula passiva es dissol, donant lloc a una ràpida corrosió i absorció d'hidrogen, que provoca fragilitat i fallada prematura. Fins i tot els àcids no-oxidants diluïts degradaran l'aliatge amb el temps si no s'afegeixen inhibidors de la corrosió (per exemple, sals oxidants com el clorur fèrric o el sulfat cúpric).
(3) Entorns d'alta-temperatura i d'alta-pressió (HTHP)
Aire d'alta-temperatura/Atmosferes inerts: En atmosferes oxidants o inerts (per exemple, argó, nitrogen), Ti-6Al-4V pot funcionar a llarg termini a temperatures de fins a300-350 graus. At these temperatures, it retains its mechanical strength (tensile strength >860 MPa) i resistència a la corrosió, amb la pel·lícula passiva composta d'Al₂O₃{-TiO₂ que evita l'oxidació a alta-temperatura. Per sobre dels 400 graus, però, la pel·lícula d'òxid es torna porosa i l'aliatge comença a absorbir oxigen i nitrogen, donant lloc a una fragilitat superficial (formació d'un "cas alfa") dur i trencadís i una disminució gradual de la ductilitat i la tenacitat, cosa que fa que el servei a llarg termini sigui impracticable.
Mitjans corrosius/a pressió d'alta -temperatura:
En aigua o vapor HTHP (per exemple, calderes de centrals elèctriques, sistemes geotèrmics), Ti-6Al-4V resisteix la corrosió i el craqueig per corrosió per tensió (SCC) fins a 300 graus i pressions de 15 a 20 MPa, ja que la pel·lícula passiva es manté estable en aigua oxigenada a alta pressió. Sovint s'utilitza en components de pous geotèrmics per la seva capacitat de suportar tant alta pressió com salmorres que contenen clorur.
En medis àcids o alcalins HTHP, el llindar de temperatura per a un ús segur-a llarg termini disminueix significativament. Per exemple, en solucions càustiques diluïdes, temperatures superiors a 200 graus poden provocar una corrosió accelerada, mentre que en àcids oxidants, temperatures superiors a 100 graus poden comprometre la pel·lícula passiva i augmentar el risc d'HE.
En entorns rics en hidrogen-HTHP (p. ex., acabaments de pous de petroli i gas amb alt contingut d'H₂S), Ti-6Al-4V és susceptible a la fragilitat de l'hidrogen, fins i tot a temperatures moderades (150-200 graus), i requereix una selecció acurada del material o estratègies de mitigació de l'hidrogen (p.
