1. Corrosiebestendigheid van titaniumlegering van klasse 5 (Ti-6Al-4V)
Passieve filmvorming: Titanium heeft een sterke affiniteit voor zuurstof, en zelfs onder omgevingsomstandigheden vormt Ti-6Al-4V eendunne, dichte en hechtende oxidefilm(voornamelijk TiO₂, met sporen van Al₂O₃ uit het legeringselement aluminium) op het oppervlak. Deze passieve film is zelfherstellend: als hij wordt beschadigd door mechanische slijtage of lokale chemische aantasting, hervormt hij zich snel in de aanwezigheid van zuurstof (of vocht) om de beschermende barrière te herstellen, waardoor verdere penetratie van corrosieve media in de onderliggende metaalmatrix wordt voorkomen.
Weerstand tegen uniforme en plaatselijke corrosie:
In de meeste neutrale en zwak corrosieve omgevingen (bijv. zoet water, atmosferische lucht, verdunde zoutoplossingen) vertoont Ti-6Al-4V verwaarloosbare uniforme corrosie, met corrosiesnelheden vaak onder 0,001 mm/jaar - veel lager dan conventionele structurele metalen zoals koolstofstaal en zelfs veel roestvast staal (bijv. 304 SS).
Het heeft ook een hoge weerstand tegen plaatselijke corrosie, zoals putcorrosie, spleetcorrosie en intergranulaire corrosie. De dubbele-fase (+) microstructuur van de legering en het stabiliserende effect van Al en V minimaliseren microstructurele inhomogeniteiten die doorgaans plaatselijke corrosie veroorzaken. In omgevingen die chloride- bevatten (een veel voorkomende oorzaak van putcorrosie in roestvrij staal), is Ti-6Al-4V bijvoorbeeld bestand tegen putvorming tot aan chlorideconcentraties die veel hoger zijn dan de concentraties die roestvrij staal zouden aantasten, op voorwaarde dat de passieve film intact blijft.
Beperkingen in extreem reducerende omgevingen: De corrosieweerstand van Ti-6Al-4V neemt afsterk reducerende media(bijvoorbeeld geconcentreerd zoutzuur, zwavelzuur of fluorwaterstofzuur zonder oxidatieremmers) en in omgevingen met hoge fluoride-ionenconcentraties. In deze scenario's is de passieve film niet in staat zich te stabiliseren of zichzelf- te herstellen, wat leidt tot snelle uniforme corrosie of waterstofverbrossing (HE), waarbij waterstofatomen in de legering diffunderen en brosse scheurvorming onder trekspanning veroorzaken.
2. Onderhoudsgemak op lange- termijn van titaniumlegering van klasse 5 in zware omstandigheden (zeewater, zure-basismedia, hoge temperaturen en druk)
(1) Zeewateromgevingen
Weerstand tegen maritieme corrosie: De passieve film op Ti-6Al-4V is zeer stabiel in zeewater, zelfs in omstandigheden met een hoog zoutgehalte, getijden- of spatwater (waar zuurstof- en chlorideniveaus fluctueren). Het is bestand tegen corrosie door chloride-ionen uit zeewater en tegen biofouling (hoewel biofouling periodieke reiniging vereist, brengt dit de structurele integriteit van de legering niet in gevaar).
Prestaties onder dynamische omstandigheden: In stromend zeewater (bijvoorbeeld in scheepsschroefassen of offshore-stijgbuizen) of omgevingen met cavitatie/erosie, combineert Ti-6Al-4V corrosieweerstand met hoge mechanische sterkte en taaiheid, waardoor de erosie-corrosiefouten die vaak voorkomen bij koolstofstaal of koperlegeringen worden vermeden. Er is aangetoond dat langdurige blootstelling (10+ jaar) aan natuurlijk zeewater geen meetbare corrosie of verslechtering van de mechanische eigenschappen van de legering veroorzaakt, op voorwaarde dat er geen galvanische koppeling met edelere metalen (bijv. platina, grafiet) plaatsvindt (wat zou kunnen leiden tot kathodische waterstofontwikkeling en HE).
(2) Zure en alkalische media
Alkalische media: De legering is goed-geschikt voor langdurig- gebruik in de meeste alkalische omgevingen, inclusief verdunde tot geconcentreerde natriumhydroxide (NaOH), kaliumhydroxide (KOH) en kalkoplossingen, zelfs bij verhoogde temperaturen (tot 150-200 graden voor verdunde alkaliën). De passieve film is stabiel onder alkalische omstandigheden en de corrosiesnelheid blijft extreem laag<0.01 mm/year). It is commonly used in chemical processing equipment for caustic soda production and wastewater treatment systems.
Zure media:
Verdunde of oxiderende zuren: Ti-6Al-4V kan langdurig dienen in verdund salpeterzuur (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.
Niet-Oxiderende of geconcentreerde zuren: It cannot be used long-term in concentrated non-oxidizing acids (e.g., >10% HCl, >5% H₂SO₄ bij kamertemperatuur, of elke concentratie HF). In deze media lost de passieve film op, wat leidt tot snelle corrosie en waterstofabsorptie, wat verbrossing en voortijdig falen veroorzaakt. Zelfs verdunde niet-oxiderende zuren zullen de legering na verloop van tijd afbreken als er geen corrosieremmers (bijvoorbeeld oxiderende zouten zoals ijzerchloride of kopersulfaat) worden toegevoegd.
(3) Omgevingen met hoge- temperaturen en hoge- druk (HTHP)
Hoge-lucht/inerte atmosfeer: In oxiderende of inerte atmosferen (bijv. argon, stikstof) kan Ti-6Al-4V langdurig werken bij temperaturen tot300–350 graden. At these temperatures, it retains its mechanical strength (tensile strength >860 MPa) en corrosiebestendigheid, waarbij de Al₂O₃-TiO₂ composiet passieve film oxidatie bij hoge- temperaturen voorkomt. Boven de 400 graden wordt de oxidefilm echter poreus en begint de legering zuurstof en stikstof te absorberen, wat leidt tot verbrossing van het oppervlak (vorming van een hard, broos 'alfa-omhulsel') en een geleidelijke afname van de taaiheid en taaiheid, waardoor langdurig gebruik onpraktisch wordt.
Hoge-corrosieve/onder druk staande media:
In HTHP-water of stoom (bijv. ketels van elektriciteitscentrales, geothermische systemen) is Ti-6Al-4V bestand tegen corrosie en spanningscorrosie (SCC) tot 300 graden en drukken van 15-20 MPa, omdat de passieve film stabiel blijft in zuurstofrijk water onder hoge druk. Het wordt vaak gebruikt in geothermische putcomponenten vanwege zijn vermogen om zowel hoge druk als chloridehoudende pekel te weerstaan.
In zure of alkalische HTHP-media daalt de temperatuurdrempel voor veilig langdurig -gebruik aanzienlijk. In verdunde bijtende oplossingen kunnen temperaturen boven de 200 graden bijvoorbeeld versnelde corrosie veroorzaken, terwijl bij oxiderende zuren temperaturen boven de 100 graden de passieve film kunnen aantasten en het HE-risico kunnen vergroten.
In HTHP-waterstof-rijke omgevingen (bijvoorbeeld voltooiingen van olie- en gasputten met een hoog H₂S-gehalte), is Ti-6Al-4V gevoelig voor waterstofverbrossing, zelfs bij gematigde temperaturen (150–200 graden), en vereist een zorgvuldige materiaalkeuze of strategieën voor waterstofbeperking (bijvoorbeeld coating of modificatie van legeringen) voor langdurig gebruik.
