Kada sumažėja gryno titano atsparumas oksidacijai?
Padidėjusi temperatūra viršija kritinę ribą
Grynas titanas pasižymi geru atsparumu oksidacijai žemesnėje nei 400 laipsnių temperatūroje, nes paviršiaus TiO₂ plėvelė išlieka tanki ir prilipusi, veiksmingai blokuodama tolesnį deguonies įsiskverbimą. Tačiau, kai temperatūra viršija 400 laipsnių, gryno titano oksidacijos elgsena drastiškai pasikeičia:
400-600 laipsnių: TiO₂ plėvelės storis pradeda sparčiai augti, o jos struktūra iš tankios, apsauginės rutilo fazės virsta labiau porėtu anatazės arba brookito faze lokalizuotose vietose. Tuo tarpu nedidelis kiekis intersticinių deguonies atomų difunduoja į titano matricą ir po oksido plėvele sudaro trapų deguonies{1}}sodrintą sluoksnį, kuris susilpnina metalo struktūrinį vientisumą ir sumažina plėvelės barjerinį poveikį.
Virš 600 laipsnių: Oksidacijos procesas pereina į „parabolinį-į-tiesinį“ etapą. TiO₂ plėvelė visiškai praranda savo apsaugines savybes dėl didelių įtrūkimų ir skilimų, kuriuos sukelia šiluminis įtempis (atsiranda dėl šiluminio plėtimosi koeficientų neatitikimo tarp oksido plėvelės ir titano pagrindo). Deguonis į matricą prasiskverbia pagreitintu greičiu, o mažo -sukibimo oksido sluoksnių (pvz., Ti₂O₃ ir TiO sub-paviršinėje zonoje) susidarymas lemia katastrofišką gryno titano oksidaciją, o oksidacijos greitis didėja eksponentiškai didėjant temperatūrai.
Aukštos{0}}temperatūros aplinka, kurioje yra specifinių korozinių dujų priemaišų
Net jei temperatūra yra vardiniame „saugiame diapazone“ (žemiau 400 laipsnių), tam tikrų korozinių dujų priemaišų buvimas drastiškai sumažins gryno titano atsparumą oksidacijai:
Chloro{0}}turinčių dujų (pvz., Cl₂, HCl garų): Chlorido jonai gali prasiskverbti į TiO₂ plėvelę per mikroplyšius arba grūdelių ribas, reaguodami su titanu, sudarydami lakiuosius titano chloridus (pvz., TiCl4). Šis „aktyvios korozijos“ mechanizmas naikina pasyviosios plėvelės tęstinumą ir neleidžia jai savaime-gyti, todėl net esant vidutinei temperatūrai susidaro vietinės duobės arba vienoda korozija.
Sieros{0}}turinčios dujos (pvz., SO₂, H₂S): Esant aukštesnei nei 300 laipsnių temperatūrai, sieros atomai gali difunduoti į titano matricą, sudarydami trapius titano sulfidus (pvz., TiS, TiS₂) grūdelių ribose. Šie sulfidai ne tik sumažina metalo lankstumą, bet ir sutrikdo TiO₂ plėvelės vientisumą, todėl ji tampa jautresnė deguonies atakai ir pagreitina oksidaciją.
Azoto{0}}turtinga atmosfera esant aukštai temperatūrai: Virš 500 laipsnių azotas reaguoja su titanu, sudarydamas kietą ir trapų titano nitridą (TiN) ant paviršiaus ir matricos viduje. Nors TiN turi tam tikrą atsparumą oksidacijai, jo susidarymas sukelia vidinį oksido plėvelės įtempį, dėl kurio susidaro įtrūkimai ir susidaro kanalai deguoniui toliau prasiskverbti į apatinį metalą.
Ciklinės šiluminės apkrovos sąlygos
Pasikartojantys šildymo ir vėsinimo ciklai (pvz., pramoninėse krosnyse arba aviacijos ir erdvėlaivių variklių komponentuose, kuriuose dažnai atliekamos paleidimo{2}}sustabdymo operacijos) labai pablogina gryno titano atsparumą oksidacijai:
TiO₂ plėvelės ir titano substrato terminis plėtimasis ir susitraukimas sukelia ciklinį įtampą, dėl kurio oksido sluoksnyje susidaro mikro įtrūkimai ir sluoksniuojasi.
Kiekvienas šiluminis ciklas šviežią titano metalą veikia oksiduojančioje atmosferoje, kol plėvelė visiškai savaime{0}}gyja, todėl laikui bėgant atsiranda kaupiamasis oksidacijos pažeidimas ir laipsniškas plėvelės apsauginis pajėgumas.
Išlydytų druskų arba žemos -lydymosi- temperatūros metalo teršalų buvimas
Aplinkoje, kurioje yra išlydytų druskų (pvz., NaCl, Na₂SO₄ aukštoje -temperatūros pramoniniuose procesuose) arba žemos -lydymosi- temperatūros metalų (pvz., aliuminio, magnio, švino), gryno titano atsparumas oksidacijai labai pablogėja:
Išlydytos druskos gali veikti kaip elektrolitai, sukeldamos elektrocheminę koroziją, kuri suardo TiO₂ plėvelę, taip pat palengvina žemo -lydymosi- titano junginių, kurie pagreitina plėvelės gedimą, susidarymą.
Žemos -lydymosi- temperatūros metalai aukštoje temperatūroje gali difunduoti į titano matricą, sudarydami eutektinius lydinius ir sukeldami tarpgranulinį trapumą, dėl kurio susilpnėja metalo struktūrinis stabilumas ir oksidacijos metu oksido plėvelė labiau linkusi įtrūkti.
