Особая форма коррозии титановых винтов!

Винты из титановых сплавов (например, TC4) известны своей превосходной коррозионной стойкостью, но это не означает, что они «никогда не подвергаются коррозии» ни при каких условиях. В определенных специфических и агрессивных средах титановые винты могут подвергаться особым видам коррозии.
Понимание этих особых форм коррозии имеет решающее значение для правильного выбора и установки титановых винтов.

Основной принцип: «пассивирующая пленка» из титана.

Коррозионная стойкость титана обеспечивается чрезвычайно тонкой (около 3-5 нанометров), но аномально плотной и стабильной оксидной пленкой (в основном TiO₂) на его поверхности. Эта «пассивирующая пленка» способна к самовосстановлению в большинстве сред и защищает металл внутри. Однако при следующих особых условиях эта пленка повреждается, что приводит к коррозии.

Несколько особых форм коррозии титановые винты

1. Коррозия зазоров

Это наиболее распространенная и тревожная форма локальной коррозии титановых сплавов в средах, содержащих хлор.

Условия возникновения:

• Имеются узкие зазоры (обычно шириной от 0,025 мм до 0,1 мм).
• В зазорах застаиваются коррозионные среды (особенно водные растворы, содержащие хлорид-ионы, такие как морская вода, соленая вода и влажный воздух, насыщенный солевыми брызгами).

Почему это произошло:

1. Кислород с трудом проникает внутрь через зазоры и не может поддерживать необходимую концентрацию кислорода для пассивирующей пленки.
2. Концентрация хлорид-ионов в зазоре увеличивается, а значение pH уменьшается (кислотность усиливается).
3. Когда значение pH окружающей среды опускается ниже определенного критического значения (приблизительно 1-2 для титановых сплавов), пассивирующая пленка повреждается и подвергается активному растворению.

Специфические риски, связанные с винтами:

• Между винтовой крышкой и контактной поверхностью компонента.
• В месте зазора резьбового соединения.
• Контактная поверхность шайбы под головкой винта.
• Любое «слепое пятно», где склонны к накоплению электролитов.

2. Гальваническая коррозия

Также известна как «контактная коррозия» или «гетерогенная металлическая коррозия». Это самое простое место для ошибок при установке титановых винтов.

Условия возникновения:

Титановые винты вступают в прямой контакт с металлом, обладающим более отрицательным (активным) потенциалом, таким как алюминий или углеродистая сталь, в электролите.

Кому будет нанесен ущерб:

Главное, что сам титан будет защищен, в то время как контактирующие с ним реактивные металлы (такие как алюминиевые рамы и магниевые детали) ускорят коррозию!

Почему это произошло:

Титан обладает положительным потенциалом (более «инертен») среди распространенных металлов, что эквивалентно «катоду». Алюминий, сталь и другие материалы являются «анодами». При образовании цепи через электролит анод ускоряет растворение, защищая катод.

Специфические риски, связанные с винтами:

• Ввинчивание титановых винтов непосредственно в резьбовые отверстия алюминиевых рам может привести к быстрой коррозии и разрушению резьбы в алюминиевых отверстиях во влажной среде, что в конечном итоге приведет к повреждению резьбы и ослаблению винтов.
• Контакт между титановыми винтами и шайбами ​​или деталями из углеродистой стали.

3. Водородное охрупчивание

Это серьёзная форма разрушения, которая может привести к внезапному хрупкому излому.

Условия возникновения:

• Атомы титана легко поглощают атомы водорода.
• Когда титан находится в следующей среде, в него проникает водород:
• Чрезмерная катодная защита: например, при гальванической коррозии титан в качестве катода будет подвергаться реакции выделения водорода.
• В восстанавливающих кислотах, таких как соляная и серная кислоты.
• Высокотемпературная и высокодавленная водородная среда.
• Неправильное нанесение покрытия или обработка поверхности (например, кислотная промывка кислотой, содержащей водород).

4. Коррозионное растрескивание под напряжением

Хрупкое разрушение происходит под совместным воздействием специфической коррозионной среды и растягивающего напряжения.

Условия возникновения:

Специфические коррозионные среды: для титановых сплавов основными являются дымящаяся азотная кислота, метанол, галогены, твердые хлориды и т. д. Титановый сплав TC4 обладает превосходной коррозионной стойкостью под напряжением в обычной атмосфере или морской воде.
Непрерывное растягивающее напряжение: это может быть внешняя нагрузка или внутреннее остаточное напряжение, возникающее при затягивании винта.

Риск, связанный с винтами:

Это может произойти в крайне специфических условиях (например, при работе с химическим оборудованием), но для повседневного использования, например, при езде на горных велосипедах, риск крайне низок.