1 氯氣，氯化物和含氯的化合物

在各種金屬材料中，鈦在濕氯氣、氯化物溶液等介質(zhì)中是最耐腐蝕的，因

此已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。鈦在干氯氣中產(chǎn)生劇烈的腐蝕，甚至引起著火和自燃。

“干”與“濕”的界限是與環(huán)境溫度和合金成分等因素有關(guān)。根據(jù)國外報道的數(shù)

據(jù)，工業(yè)純鈦在~200℃的氯氣中維持鈍態(tài)的最低水含量約為 1.5%，而在通常的

溫度下，最低水含量只要保持為 0.3－0.4%就不致于著火。鈦鈀合金和鈦鎳鉬合

金可以在更低的水含量下維持金屬的鈍態(tài)。

除了高溫與高濃度的 ZnCl2、AlCl3和 CaCl2之外，鈦在大部分氯化物溶液中

都是耐腐蝕的。但是必須嚴(yán)密注意鈦材在高溫高濃度氯化物溶液中的縫隙腐蝕，

尤其在與聚四氟乙烯等有機(jī)化合物材料相接觸時，縫隙腐蝕更加嚴(yán)重。鈦在含氯

的化合物，諸如氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽和過氯酸鹽等溶液中都是非常耐腐

蝕的，這已經(jīng)從鈦長期在漂白廠、電解氯廠和廢水處理廠的成功應(yīng)用所證實(shí)。

鈦與氯的反應(yīng)生成四氯化鈦，這是一個放熱反應(yīng)。只要介質(zhì)中含水量很低，釋放

的熱量可以促使鈦的燃燒，直到干氯氣或鈦耗盡。如果氯氣中含有水，四氯化鈦

就會發(fā)生水解反應(yīng)，生成白色的氫氧化鈦。氫氧化鈦是一種穩(wěn)定的固體化合物，

而不像四氯化鈦（沸點(diǎn)為 136℃）那樣具有強(qiáng)烈揮發(fā)性的液體。

2 溴、碘和氟及其化合物

鈦對于溴和碘的耐腐蝕性與氯相仿，只要維持一定量的水分就可以保證鈦

不至于腐蝕。但是鈦在氟、氫氟酸或酸性氟化物溶液中，即使?jié)舛群艿鸵彩遣荒?

腐蝕的，而且?guī)缀鯖]有任何緩蝕劑可以利用，因此鈦不推薦用于接觸氟氣氛的情

形。酸性氟化物溶液由于存在氫氟酸，從而迅速腐蝕鈦。然而某些與金屬離子絡(luò)

合的氟化物，或極其穩(wěn)定的氟化物（如氟碳化合物），一般也可能不會腐蝕鈦。

3 河水、海水

鈦在河水和海水中都具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性，尤其在海水中的耐腐蝕性

更加可貴，可以毫不夸張地說，鈦是所有天然水中最耐腐蝕的金屬材料。鈦在高

溫水及水蒸氣（如>300℃）中可能有些變色或失光，甚至可能有少許增重，但是

不會引起腐蝕。

鈦在溫度高達(dá) 260℃的海水中很耐腐蝕，鈦管凝汽器在污染海水中已經(jīng)使用

20 多年，只發(fā)現(xiàn)稍微變色而沒有腐蝕跡象。由于鈦在海水中既不腐蝕又無毒性，

海生物附著是一個相當(dāng)頭疼的實(shí)際問題。工業(yè)純鈦在海水中的耐縫隙腐蝕、耐點(diǎn)

腐蝕和耐沖擊腐蝕性都比較理想，應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞的敏感性也不嚴(yán)重。在高

速度的流動海水（例如 36.6m/s）中，沖蝕速度有些提高。當(dāng)海水中含有沙粒等

磨擦性顆粒時，對于鈦的耐沖蝕性有一些影響，但是不像銅合金和鋁合金那樣嚴(yán)重。在海水中，鈦也是最理想的抗空泡腐蝕的材料。

4 無機(jī)酸

表 2-8 列出鈦在一系列無機(jī)酸中的腐蝕速度，硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸是工

業(yè)上最常見的無機(jī)酸介質(zhì)。一般說來，鈦在氧化性介質(zhì)中（如硝酸，鉻酸，次氯

酸和高氯酸等）的耐腐蝕性較好，而在還原性酸中（如稀硫酸溶液，鹽酸溶液等），

由于氧化膜的鈍性遭到破環(huán)，腐蝕速度比較大，并且隨溫度和濃度的升高而增加。

在還原性酸中，重金屬鹽的添加可以起到明顯的緩蝕作用，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合

金也比工業(yè)純鈦的耐腐蝕性提高很多。

硝酸作為氧化性酸的典型代表，鈦在各種條件下的腐蝕速度，可以預(yù)計都

是很低的，事實(shí)證明鈦是硝酸溶液加熱設(shè)備的最佳金屬材料。鈦制換熱器經(jīng)受

193℃左右的 60%硝酸，使用多年未發(fā)現(xiàn)腐蝕。在沸騰的 40%和 68%的硝酸中，

開始有一些腐蝕，經(jīng)過短時間之后鈦的鈍性恢復(fù)了，腐蝕速度又明顯降低，可能

與鈦離子的緩蝕作用有關(guān)系。

在輸送和生產(chǎn)硝酸時，鈦具有廣泛的應(yīng)用，此時不銹鋼顯示均勻腐蝕或晶

間腐蝕。在沸騰溫度以下的硝酸中鈦是很耐腐蝕的。但是在高溫的硝酸中，鈦的

耐腐蝕性取決于硝酸的純度。在高溫的純硝酸溶液或硝酸蒸汽下，當(dāng)硝酸濃度處

于 20~60%時腐蝕比較明顯一些。各種金屬離子即使含量很低，如 Si、Cr、Fe、

Ti 等，也有減緩鈦在高溫硝酸溶液的腐蝕作用。在高溫硝酸溶液中，鈦比不銹鋼

顯示出更強(qiáng)的耐腐蝕性。鈦的腐蝕產(chǎn)物(Ti+4)，是一個非常好的硝酸腐蝕的緩蝕

劑。

雖然鈦一般對于各種濃度和溫度的硝酸都是耐腐蝕的，但是必須著重指出

的是，鈦在紅煙硝酸中具有著火的危險，國內(nèi)外均有這方面的事故報道，所以不

能用于紅煙硝酸的系統(tǒng)之中。該事故的研究結(jié)果已經(jīng)表明，著火反應(yīng)總是緊接著

激烈的腐蝕作用而發(fā)生的。腐蝕作用是在晶間發(fā)生的，并且留下非常分散的細(xì)小

的鈦顆粒，從而在氧化劑（如發(fā)煙硝酸）存在下引起著火。研究已經(jīng)證明，著火

反應(yīng)必須在水含量低于 1.34%和 NO2含量高于 6%的情況下發(fā)生。

在常溫的通空氣的硫酸中，工業(yè)純鈦只能耐 5%以下的硫酸溶液，如果溫度

下降到 0℃左右，則硫酸濃度可以提高到 20%。如果溫度提高到溶液沸騰，則硫

酸濃度即使降到 0.5%也仍然會腐蝕的。在相同溫度下，硫酸溶液中通入氮?dú)猓?

鈦的腐蝕速度明顯大于通空氣的情況。這種腐蝕的規(guī)律在其他還原性無機(jī)酸中基

本上相同。

在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐 7%以下的鹽酸溶液，溫度升高耐腐蝕性顯著下

降。而鈦鎳鉬合金可以耐 9%的鹽酸溶液，鈦鈀合金可以達(dá)到 27%。高價重金屬

離子，如鐵、鎳、銅、鉬等，可以顯著提高鈦的耐腐蝕性，這是濕法冶金工業(yè)中

鈦已經(jīng)成功用于鹽酸系統(tǒng)的原因。

在室溫時，工業(yè)純鈦可以耐 30%以下磷酸溶液的腐蝕。溫度升高到 60℃，

則只能耐 10%的磷酸溶液的腐蝕。溫度為 100℃時，磷酸濃度則要下降到 2%左右，

溫度達(dá)到沸騰則又不加速鈦的腐蝕。

5 有機(jī)酸及有機(jī)化合物

表 2-9 列出鈦在有機(jī)化合物中的腐蝕速度，通常都是相當(dāng)耐腐蝕的，但是它

的實(shí)際耐腐蝕性還是與有機(jī)酸溶液的還原性與氧化性的大小有關(guān)系的?，F(xiàn)在知道

的有機(jī)酸中，只有為數(shù)不多的幾個會腐蝕鈦材，例如不通空氣的熱甲酸、熱草酸、濃三氯乙酸等。而一旦通入空氣之后，鈦的腐蝕速度又明顯下降了。有機(jī)化合物

介質(zhì)的含水量和空氣都有利于鈦維持其鈍性，高溫和無水的環(huán)境應(yīng)該注意到有機(jī)

化合物分解放氫的可能，這有可能導(dǎo)致鈦的吸氫和氫脆的危險。盡管鈦在有機(jī)化

合物介質(zhì)中的腐蝕并不嚴(yán)重，但是必須充分注意氫脆與應(yīng)力腐蝕的敏感性。

鈦可以耐寬泛濃度和溫度范圍乙酸溶液的腐蝕，并且已經(jīng)用在 204℃和 67%

的對苯二酸和己二酸中。在檸檬酸、酒石酸、單寧酸、乳酸等有機(jī)酸中都有很好

的耐腐蝕性。

6 堿

如表 2-10 所示，鈦在堿和堿性介質(zhì)中具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。不論是氫氧化

鈉、氫氧化鉀，還是氫氧化銨、氫氧化鈣、氫氧化鎂，都是很耐腐蝕的。鈦在沸

騰的飽和氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化銨中，腐蝕速度幾乎為 0。在高溫高濃度

的氫氧化鈉溶液中，如 188℃的 50~73%溶液，腐蝕速度才可能超過 1.09mm/a.。

盡管如此，鈦在高溫堿溶液中的氫脆敏感性不能忽視。當(dāng)溫度超過 77℃，堿溶

液的 pH 值大于 12 時，鈦在堿溶液中的吸氫和氫脆可能性特別應(yīng)該注意。

7 氫氣氛

鈦從含氫氣的環(huán)境中是很容易吸收氫的，氫脆是鈦的極其危險的破壞現(xiàn)象。

當(dāng)溫度低于 80℃時，只要沒有大的拉應(yīng)力，鈦的吸氫速度極慢，基本上沒有氫

脆的危險。在無水含量的高溫高壓純氫環(huán)境中，鈦具有嚴(yán)重的吸氫傾向并導(dǎo)致氫

脆。氫中的水含量可以顯著阻止鈦的吸氫作用，表 2-15 是在 316℃、5.5Mpa 的

氫氣氛中暴露 96h，測定不同水含量對于鈦的吸氫量影響。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)氫氣氛

中水含量大于 2% 時，吸氫量已經(jīng)很小，當(dāng)水含量大于 22% 以后，吸氫量基本上

都等于 0。