Ciri dan Corak Kakisan Celah dalam Titanium
Hakisan celah ialah fenomena kakisan setempat yang biasanya berlaku dalam-jurang yang ketat. Jurang ini mungkin timbul daripada reka bentuk struktur (seperti sambungan bebibir, permukaan gasket, pengembangan helaian tiub-ke-tiub dan sambungan berbolt atau rivet) atau disebabkan oleh pembentukan skala dan mendapan yang meliputi permukaan. Kajian awal mencadangkan bahawa titanium tidak mengalami kakisan celah dalam air laut dan persekitaran semburan garam. Walau bagaimanapun, penyelidikan kemudiannya mendedahkan bahawa peralatan titanium boleh mengalami kakisan celah dalam-suhu tinggi media klorida (cth, penukar haba air laut), gas klorin basah (cth, cangkang gas klorin basah-dan-pemeluwap tiub), perencat asid hidroklorik dan larutan asid hidroklorik-yang mengandungi.
Hakisan celah titanium dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk suhu persekitaran, jenis dan kepekatan klorida, nilai pH, saiz celah, dan bentuk geometri. Selain itu, celah-celah yang terbentuk di antara bahan titanium dan-bukan logam (seperti PTFE atau asbestos) lebih mudah terdedah kepada kakisan celah daripada yang terbentuk di antara permukaan titanium.
Ciri-ciri dan Corak Hakisan Celah Titanium
1. Kehadiran Tempoh Inkubasi
Kakisan celah biasanya mengalami tempoh pengeraman, tempohnya bergantung kepada pelbagai faktor seperti suhu persekitaran, jenis dan kepekatan klorida, kepekatan pengoksida, bahan sentuhan, pH larutan dan dimensi celah. Dalam larutan natrium klorida, kepekatan ion klorida yang lebih tinggi, peningkatan suhu, dan pH yang lebih rendah memendekkan tempoh inkubasi, menjadikan kakisan lebih sensitif.
2. Perubahan dalam Komposisi Penyelesaian Celah
Komposisi larutan di dalam celah berbeza daripada larutan pukal. Secara amnya, kepekatan oksigen lebih rendah di dalam celah, manakala kepekatan ion klorida dan hidrogen lebih tinggi, membawa kepada penurunan ketara dalam pH (yang boleh turun di bawah 1). Selain itu, potensi elektrod di dalam celah menjadi lebih negatif, menjadikan titanium lebih aktif. Kajian elektrokimia menunjukkan bahawa kerentanan kakisan celah titanium mengikut susunan: Cl⁻ > Br⁻ > I⁻, bermakna persekitaran klorida menimbulkan risiko tertinggi, bertentangan dengan tingkah laku kakisan pitting titanium.
3. Sifat Penyetempatan Kakisan
Hakisan celah biasanya berlaku di kawasan tertentu di dalam celah dan bukannya di seluruh permukaan. Sebaik sahaja tempoh inkubasi tamat, kakisan berkembang pesat disebabkan oleh mekanisme autokatalitik, akhirnya membawa kepada penembusan dan kegagalan setempat.
4. Fenomena Penyerapan Hidrogen
Semasa kakisan celah, penyerapan hidrogen sering diperhatikan dan pemeriksaan mikroskopik mungkin mendedahkan jarum-seperti hidrida dalam titanium. Apabila kandungan hidrogen meningkat, hidrida permukaan terkumpul, mempercepatkan kakisan. Sementara itu, hidrogen meresap ke dalam logam, dan pemendakan hidrida dalaman boleh berfungsi sebagai tapak permulaan retakan untuk retakan kakisan tegasan, meningkatkan risiko peretasan dan keretakan bahan.
5. Peringkat Proses Kakisan
Hakisan celah titanium berlaku dalam dua peringkat:
Tempoh pengeraman: Pada mulanya, oksigen digunakan secara sama rata di dalam dan di luar celah melalui tindak balas katodik. Apabila oksigen habis di dalam celah, tindak balas katodik hanya berlaku secara luaran, manakala pelarutan anodik titanium mendominasi di dalam celah.
Tempoh Pembubaran Aktif: Dengan pengumpulan berterusan ion titanium di celah, ion klorida berhijrah ke dalam untuk mengekalkan keseimbangan cas. Ion titanium menghidrolisis, membentuk titanium hidroksida (Ti(OH)₄), yang dehidrasi kepada TiO₂. Tindak balas hidrolisis merendahkan pH, seterusnya mengganggu filem pasif dan mempercepatkan kakisan.
6. Pengaruh Geometri Celah
Hakisan celah dipengaruhi oleh faktor geometri seperti panjang, lebar, dan nisbah luas permukaan dalaman kepada luaran. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa celah sempit (lebar di bawah 0.5mm) secara ketara lebih terdedah kepada kakisan berbanding yang lebih lebar. Kesan ini mesti ditentukan melalui kajian eksperimen khusus dan bukannya ramalan teori.
7. Langkah-langkah Pencegahan
Untuk mempertingkatkan rintangan kakisan titanium dalam mengurangkan asid tak organik dan mengurangkan kerentanan kakisan celah, aloi titanium seperti Ti-Pd dan Ti-Ni-Mo biasanya digunakan, kerana ia menawarkan prestasi unggul berbanding titanium tulen secara komersial, terutamanya aloi Ti-Pd. Selain itu, rawatan permukaan berikut boleh meningkatkan ketahanan titanium terhadap kakisan celah:
Salutan Palladium: Sapukan salutan paladium pada kawasan celah meningkatkan rintangan kakisan.
Rawatan Pengoksidaan Terma: Membentuk lapisan oksida yang stabil, meningkatkan rintangan kakisan.
Pengoksidaan Anodik: Meningkatkan filem pempasifan, meningkatkan rintangan kakisan.
Kesimpulan
Hakisan celah titanium dipengaruhi oleh faktor persekitaran, komposisi larutan, dan geometri celah, yang berlangsung melalui fasa pengeraman dan pembubaran aktif. Sifat autokatalitik kakisan celah membolehkannya berkembang dengan cepat sebaik sahaja dimulakan, yang membawa kepada kegagalan peralatan. Untuk-persekitaran berisiko tinggi, memilih bahan aloi yang sesuai, mengoptimumkan reka bentuk struktur dan menggunakan rawatan permukaan yang sesuai boleh mengurangkan risiko hakisan celah titanium dengan berkesan.
