鈦網(wǎng)在海水中的耐腐蝕性及應(yīng)用

一丶鈦網(wǎng)在海水中為什么耐腐蝕及原理

1.鈦網(wǎng)致密氧化膜耐腐蝕

鈦網(wǎng)是由鈦金屬生產(chǎn)，如果要闡述鈦網(wǎng)的耐腐蝕性就要研究鈦的耐腐蝕性及原理。鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬。然而鈦的熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明，鈦屬于熱力學(xué)及不穩(wěn)定的金屬。鈦能夠溶解生產(chǎn)Ti2+其標(biāo)準(zhǔn)電極電位很負(fù)(-1.63V)，其表面總是覆蓋一層純鈦的氧化膜。這樣就使鈦的穩(wěn)定電位穩(wěn)定的偏向正值。

例如鈦網(wǎng)在25℃的海水中穩(wěn)定電位約為+0.09V。鈦網(wǎng)做電極時(shí)反應(yīng)的電位數(shù)表明，其表面十分活潑，通常覆蓋著一層氧化膜，這層膜是在空氣中自然生產(chǎn)的，正是這層穩(wěn)定、附著性強(qiáng)、保護(hù)性強(qiáng)的氧化膜，決定了鈦網(wǎng)的優(yōu)異的耐腐蝕性能。

所以由純鈦原料生產(chǎn)的鈦網(wǎng)在空氣中和氧化性或中性水溶液中能迅速生產(chǎn)一層穩(wěn)定的氧化性保護(hù)膜，即使因?yàn)槟承┰蜓趸ぴ獾狡茐?，也能迅速恢?fù)。例如在室溫大氣中氧化膜的后代約為1.2-1.6nm，并隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增厚。70天之后自然曾厚道5nm，545天以后逐漸增加到8-9nm。人為強(qiáng)化氧化條件(例如加熱、采用氧化劑或陽(yáng)極氧化等)可以加速表面氧化膜的生長(zhǎng)并得到較厚的氧化膜，都會(huì)明顯提高鈦的耐腐蝕性。

鈦網(wǎng)的氧化膜(包括熱氧化膜或陽(yáng)極氧化膜)通常不是單一的結(jié)構(gòu)，其氧化物的成分和結(jié)構(gòu)隨生成條件而變化。一般情形下，在氧化膜與環(huán)境的界面可能是TiO2,然而在氧化膜與金屬界面可能是TiO為主。中間可能存在不同價(jià)態(tài)的過(guò)渡層，甚至是非化學(xué)當(dāng)量的氧化物，這就表示鈦的氧化膜從在著多層結(jié)構(gòu)。因此鈦網(wǎng)在氧化性、中性介質(zhì)中具有優(yōu)越的耐腐蝕性。

    鈦網(wǎng)與氧和氮發(fā)生反應(yīng)，很容易在鈦網(wǎng)表面形成一層穩(wěn)定性極高的、致密的、與基體結(jié)合牢固的氧化膜或氮化膜，隔絕了腐蝕性介質(zhì)進(jìn)一步腐蝕鈦網(wǎng)基體，和鋁類(lèi)似，鈦網(wǎng)表面的氧化層耐蝕性能非常好，非常耐氯離子的腐蝕，可以說(shuō)氯離子基本對(duì)鈦網(wǎng)的氧化膜沒(méi)有腐蝕，所以在海水中非常耐蝕。因此，在海水中，鈦網(wǎng)的抗蝕性比鋁合金、不銹鋼、鎳基合金都好。

2.鈦網(wǎng)表面涂層耐腐蝕

鈦網(wǎng)是一種由純鈦絲方孔編織生產(chǎn)的過(guò)濾網(wǎng)，純鈦絲在冷拉拔時(shí)會(huì)進(jìn)行涂覆拉絲石墨涂層，一是可保證純鈦絲絲徑均勻、公差小，二是潤(rùn)滑模具提高生產(chǎn)效率，三是拉絲石墨乳與純鈦絲基材結(jié)合十分緊密，涂層厚度約為20微米，當(dāng)帶有拉絲石墨乳涂層的鈦網(wǎng)浸泡在海水中使用時(shí)，涂層可以有效隔離鈦網(wǎng)與海水接觸，防止海水腐蝕鈦網(wǎng)，可以說(shuō)石墨乳涂層賦予鈦網(wǎng)在海水中更好的耐腐蝕性，提高其使用壽命。

總結(jié)：氧化膜為鈦網(wǎng)提供化學(xué)層面的耐腐蝕性，那么拉絲石墨乳涂層為鈦網(wǎng)提供了物理層次的耐腐蝕性。

 

 二丶鈦網(wǎng)在海水中的應(yīng)用

工業(yè)純鈦在一英里（1.6km）多深的海洋中停放多年后，沒(méi)有產(chǎn)生任何腐蝕現(xiàn)象，雖然在鈦表面沉積了一層海洋附著物，但未出現(xiàn)點(diǎn)腐和裂隙腐蝕。無(wú)論在靜止的或是在高速流動(dòng)的海水中，鈦都具有特殊的穩(wěn)定性，而銅合金或鋁合金在海水流速達(dá)36.6m/s時(shí)，腐蝕速度會(huì)很快，故鈦被認(rèn)為是當(dāng)今適于海水中使用的最好的耐腐蝕材料之一。

1.海水淡化工程

鈦網(wǎng)在海水中具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在海水中浸5年不銹蝕，鋼鐵在海水中則會(huì)腐蝕變質(zhì)。海水無(wú)法腐蝕它所以鈦網(wǎng)被用來(lái)制造海水淡化工程中的鈦網(wǎng)濾芯，設(shè)計(jì)壽命20年以上。

2.海水養(yǎng)殖

 

正是鈦網(wǎng)在海水中優(yōu)異的耐腐蝕性能鈦網(wǎng)制造的海水養(yǎng)殖箱使用壽命長(zhǎng)，免于頻繁更換，受到海水養(yǎng)殖企業(yè)的熱烈歡迎。

 

3.氯堿工程—膜極距離子膜電解槽

說(shuō)到鈦網(wǎng)在海水中的應(yīng)用為什么會(huì)涉及到氯堿行業(yè)電解槽？我們知道海水中對(duì)金屬威脅最大的當(dāng)屬氯離子，而電解槽工作原理就是電解氯化鈉水溶液生產(chǎn)氫氧化鈉，氯化鈉水溶液中氯離子的含量非常高，這時(shí)候鈦網(wǎng)制造的電解槽鈦網(wǎng)陽(yáng)極正好可以擔(dān)當(dāng)此重任而被大量應(yīng)用。

 

三丶鈦網(wǎng)在海水中應(yīng)用困境與前景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，隨著裝備制造尤其是向海洋深處進(jìn)軍的步伐，鈦網(wǎng)近年來(lái)愈發(fā)受到人們關(guān)注，鈦網(wǎng)制造的各種海水濾芯雖然耐腐蝕性好，但是相對(duì)于不銹鋼、鋁等金屬濾芯造價(jià)偏高，受成本影響鈦網(wǎng)在大面積應(yīng)用時(shí)受阻。

但是我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，鈦網(wǎng)制備的海水濾芯雖然初次采購(gòu)成本高，可其使用時(shí)間長(zhǎng)，壽命是不銹鋼濾芯的10倍甚至幾十倍，平均日使用成本低，并且免于頻繁更換濾網(wǎng)濾芯，節(jié)約大量人工成本，更解決更換濾網(wǎng)濾芯時(shí)生產(chǎn)線停產(chǎn)問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率。