よく使われる特殊金属材料の耐食特性と用途
1. チタンおよびチタン合金
中国におけるチタン合金の生産は基本的に海外と歩調を合わせているが、特に民生用の普及と応用は遅れている。 同時に、近年、外国から密輸されたチタン材料や一部の設備加工会社間の無秩序な競争により、生産能力のない一部の企業や一部の郷中中小企業が粗悪な材料や粗悪品を使用しており、これもまた混乱を引き起こしています。チタン機器市場にある程度の影響を与えました。 機器メーカーが「チタン」の変色について語るようになりました。 したがって、この状況は中国のチタン装置産業の発展を妨げる一定の役割も果たしています。 これは、関連する管理部門の注意を引く必要があり、また、開発中の他の特殊な材料に対する警告としても機能する必要があります。 。
一般的に使用されるチタングレード（国家材料規格による）
1. チタンの耐食特性
チタンは不動態化する傾向が強い金属です。 空気中、酸化性または中性の水溶液中で安定した酸化保護膜を迅速に形成します。 何らかの理由でフィルムが破損しても、迅速かつ自動的に修復されます。 したがって、チタンは酸化性媒体および中性媒体において優れた耐食性を備えています。
チタンは優れた不動態化性能を備えているため、多くの場合、異種金属と接触しても腐食は促進されませんが、異種金属の腐食が促進される可能性があります。 たとえば、低濃度の非酸化性の酸中で、Pb、Sn、Cu、またはモネル合金がチタンと接触してガルバニック対を形成すると、これらの材料の腐食が促進されますが、チタンは影響を受けません。 塩酸中でチタンが低炭素鋼と接触すると、チタン表面に新たな水素が発生し、酸化チタン皮膜が破壊され、チタンの水素脆化を引き起こすだけでなく、チタンの腐食も促進されます。 これはチタンが水素に対する耐性が高いためと考えられます。 活動のせいで。
チタン中の鉄含有量は、一部の媒体の耐食性に影響を与えます。 鉄が増加する理由としては、原材料に加えて、溶接中に汚染された鉄が溶接ビードに浸透し、溶接ビード内の局所的な鉄含有量が増加することがよくあります。 この腐食は不均一な性質を持っています。 チタン製の機器をサポートするために鉄製の部品が使用される場合、鉄とチタンの接触面の鉄汚染はほぼ避けられません。 鉄で汚染された領域では、特に水素の存在下で腐食が促進されます。 汚染表面の酸化チタン皮膜が機械的に損傷すると、金属中に水素が侵入します。 温度や圧力などの条件に応じて水素が拡散し、チタンの水素脆化の程度が異なります。 したがって、チタンを中温中圧および水素含有システムで使用する場合、表面の鉄汚染を回避する必要があります。
通常の環境下では、チタンには孔食が発生しません。
チタンは腐食疲労に対する安定性も備えています。
チタン、特に Ti-0.3Mo-0.8Ni および Ti-0.2Pd 合金は優れた耐隙間腐食性を備えています。 したがって、Ti-0.3Mo-0.8NiおよびTi-0.2Pd合金は、機器シール表面の隙間腐食の問題を解決するために、コンテナ機器のシール表面材料として広く使用されています。
2. チタン素材の応用
チタン材料は、その優れた耐食性により、石油、化学工業、製塩、製薬、冶金、エレクトロニクス、航空、航空宇宙、海洋およびその他の関連分野で広く使用されています。
チタンは、ほとんどの塩溶液に対して優れた耐食性を持っています。 たとえば、チタンは塩化物溶液中で高クロムニッケル鋼より耐食性があり、孔食がありません。 ただし、腐食速度は三塩化アルミニウムの方が高く、これは三塩化アルミニウムが加水分解された後の濃塩酸の生成に関係しています。 チタンは、熱した亜塩素酸ナトリウムやさまざまな濃度の次亜塩素酸塩に対しても優れた安定性を持っています。 したがって、チタン材料は真空塩の製造およびさらし粉産業で広く使用されています。
チタンは、ほとんどのアルカリ溶液に対して優れた耐食性を持っています。 チタンは、濃度が 50% 未満の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム溶液中では比較的安定です。 アルカリ溶液に塩化物イオンや塩化物が含まれる場合、その耐食性はニッケルやジルコニウムをも上回ります。 ただし、温度と濃度が上昇すると、腐食が増加します。 塩素アルカリ産業は現在、国内の民生用チタン用途の最大の分野となっている。
チタンは乾燥塩素中では耐食性がなく、火災の危険性がありますが、湿潤塩素中ではジルコニウム、ハステロイC、モネルを上回り、硫酸、塩酸、飽和塩素中でも安定性が高くなります。 チタンは塩化物などの媒体中でも安定であるため、硫酸法による二酸化チタンの製造における主要な装置の第一選択材料です。
チタンは炭化水素中での耐食性に優れているため、酸や塩化物不純物が含まれていても良好です。 そのため、チタン素材はPTA（精製テレフタル酸）やPVA（ビニロン）などの有機化学品にも広く使用されています。
チタンは海水中での耐食性に優れているため、海洋石油掘削プラットフォームや海水淡水化などの海洋分野でも広く使用されています。
2. ニッケルおよびニッケル基合金
1. ニッケル及びニッケル基合金の国内生産状況
国内の工業用純ニッケルは自国で生産できますが、一部のニッケル基合金は主に輸入に依存しています。
ニッケルおよびニッケル基合金の種類 (国家材料規格を持つものもあります)
一般的に使用されるニッケルおよびニッケルベースの合金モデルには、次のものがあります。 純ニッケル N6。 モネル400; ハステロイB、ハステロイB-2; ハステロイC-276など
2. ニッケルおよびニッケル基合金の耐食性
ニッケルは不動態状態になりやすい傾向があります。 常温ではニッケルの表面は酸化皮膜で覆われているため、水や多くの塩水に対して耐食性があります。
ニッケルは、室温で次のような非酸化性希酸中で非常に安定です。<15% hydrochloric acid, <17% sulfuric acid and many organic acids. However, when adding oxidants (FeCl2, CuCl2, HgCl2, AgNO3 and hypochlorite) and ventilation, the corrosion rate of nickel increases significantly.
ニッケルは、高温であろうと溶融アルカリであろうと、あらゆるアルカリ溶液中で完全に安定です。 これがニッケルの優れた特性です。
モネル合金は、還元性媒体ではニッケルよりも耐食性があり、酸化性媒体では銅よりも耐食性が高くなります。 リン酸、硫酸、塩酸、塩溶液、有機酸に対してニッケルや銅よりも耐食性があります。
モネル合金は、フッ酸の濃度がどの濃度であっても、酸素があまり侵入しない状態では非常に耐食性が高くなります。 ただし、溶液中にエアレーションや酸化剤が存在したり、溶液中に鉄塩や銅塩などの有害な不純物が存在したりすると、耐フッ酸性が低下します。 金属材料の中では白金や銀と並んで最もフッ酸腐食に強い材料の一つです。
苛性アルカリ溶液中での耐食性は非常に優れていますが、水酸化ナトリウムの濃度が非常に高い場合、モネル合金の耐食性はニッケルより劣るものの、他の金属材料よりは耐アルカリ性が優れています。
モネル合金は応力腐食割れが発生しやすいため、応力を除去するために 530-650 度で焼鈍した後に使用するのが最適です。
一般的に使用されるハステロイ合金は、ハステロイ B (B-2、B-3) とハステロイ C-276 です。 70度の希硫酸に対する耐性、あらゆる濃度の塩酸、リン酸、酢酸、ギ酸、特に高温の濃塩酸に対する耐性など、非酸化性の無機酸および有機酸に対して高い耐食性を備えています。
ハステロイは苛性溶液およびアルカリ溶液中で安定であり、有機媒体、海水および淡水中では完全に安定です。
3つの白銅（B10、B30）
白銅は銅とニッケルの合金です。 白銅は国内でも生産可能で、主に洛陽銅業で生産されています。
白銅の耐食性は基本的に純銅と同様です。 無機酸、特に硝酸では激しい腐食が発生します。 ただし、濃度が高いフッ化水素酸は、<70% is corrosion-resistant in the absence of oxygen and below the boiling point. White copper does not corrode greatly in organic acids, and the corrosion rate is very small in alkaline solutions and organic compounds.
苛性ソーダプロセスまたは隔膜電解苛性ソーダでは、B30 (70-30 銅ニッケル合金を純ニッケルの代わりに使用して、膜蒸発装置、特に流下膜部分を製造することができます。これにより、サービスが向上するだけでなく、寿命だけでなく、ニッケルの 70% も節約できます。B10 (91-9 銅ニッケル合金) は、蒸発管、蒸発チャンバー、および上昇膜蒸発器のその他の機器を製造するために純ニッケルの代わりに使用することもできます。
白銅は海水中での耐食性が高いため、海水で冷却される熱交換器にはB10やB30の白銅が使用されることが多いです。
4つのジルコニウム素材
一般的に使用されるジルコニウムおよびジルコニウム合金のグレードには、非核ジルコニウム R60702、R60703、R60704、R60705、および R60706 が含まれます。
中国にはジルコニウムおよびジルコニウム合金の容器に関する規格はないが、核および非核用途向けのジルコニウム材料を生産することは可能である。
ジルコニウムは、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタンよりも優れた耐食性を持っています。 その機械的特性とプロセス特性は、容器や熱交換器の製造にも非常に適しています。 しかし、価格が高いため、以前はほとんど使用されませんでした。 しかし、国内の化学産業の発展に伴い、多くの高腐食性機器でジルコニウム材料の使用が増えており、機器の寿命と信頼性が大幅に向上し、より優れた経済的メリットが得られます。 現在では、ジルコニウム素材の製造から装置の設計、製造、検査に至る技術が成熟し、ジルコニウム容器が広く応用される基盤が整いました。
5. タンタル材料（Ta1、Ta2、TaNb3、TaNB20）
タンタルは化学的安定性が高く、化学腐食や 150 度以下の大気腐食に対して高い耐性を持っています。 汚染された工業雰囲気においても耐腐食性を備えています。
タンタルは沸騰温度ではあらゆる濃度の塩酸と硝酸に耐性があり、発煙硝酸と発煙硫酸からなる混酸には室温から 150 度まで耐性があります。 フッ化水素酸、発煙三酸化硫黄、高温濃硫酸、濃リン酸を除いて、タンタルは他の酸に対して安定です。
タンタルは、200 度以下の酸性およびアルカリ性媒体中で高い安定性を示し、金やプラチナよりもさらに優れています。
タンタルは、濃アルカリ溶液中では耐食性が劣ります。 ヨウ化カリウムおよびフッ化物イオンを含む溶液には耐性がありません。
タンタルの腐食は均一かつ包括的な腐食であり、切断の影響を受けず、腐食疲労や腐食亀裂などの局所的なタイプの腐食を引き起こしません。 タンタルのこの特性を活かしてコーティング材やライニング材として使用できます。
6. その他特殊金属材料
1.二相鋼
低品位二相ステンレス鋼 (タイプ 2304)
標準二相ステンレス鋼 (タイプ 2205)
スーパー二相ステンレス鋼（タイプ2507）
フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼の場合、フェライト鋼とオーステナイト鋼の両方の特性を備えています。 オーステナイトの存在は、高クロムフェライト鋼の脆性を軽減し、結晶粒成長の傾向を防ぎ、フェライト鋼の靭性と溶接性を向上させます。 フェライトの存在により、Cr-Ni オーステナイト鋼の降伏強度が向上し、同時に鋼が応力腐食に耐性があり、溶接中に高温亀裂が発生しにくくなります。 このタイプの鋼には、Cr、Ni、Cu、Mo などの耐食性の合金元素が高レベルで含まれています。二相構造によりマイクロバッテリーの腐食が発生しやすくなりますが、合金元素の含有量が一定の値に達すると、両方の相が腐食する可能性があります。媒体中で不動態化され、二相選択腐食は発生しません。 耐均一腐食性、耐孔食性に優れています。 。
現在、二相ステンレス鋼は、化学、石油化学、製薬用途だけでなく、紙パルプ、食品、飲料、建設、建物、構造物など、さまざまな用途に使用されています。
しかし、二相ステンレス鋼の最も重要な用途は、化学、肥料、石油化学、電力、紙パルプ産業の反応器やその他の産業機器です。 ほとんどの用途において、二相ステンレス鋼は、316L などの一般的なオーステナイト鋼と高級合金の間のギャップを埋める、コスト効率の高い代替材料と考えられています。
一般に二相合金は化学製品による腐食に対する耐性があるために使用されると考えられていますが、これはオーステナイト系ステンレス鋼が孔食や応力腐食割れに対して十分な耐性を持たない熱水溶液媒体では最も重要です。
2.AL-6XN
AL-6XN 合金は、米国の Allegheny Ludlum Company によって発見されたスーパー オーステナイト系ステンレス鋼です。 標準の 300 シリーズ合金よりも、塩化物イオンに対する孔食、隙間腐食、圧力隙間腐食に対する耐性が高く、従来のニッケル基合金よりも耐食性が優れています。 合金コストが安い。
ステンレス鋼では、Cr、Mo、Ni、C がそれぞれ異なる媒体に対して耐食性を持っています。 Cr は、自然環境および酸化環境における耐食性の代表的なものです。 Cr、Mo、Niの含有量を増やすと耐孔食性が向上します。 ニッケルはオーステナイト構造を提供します。 ニッケルとモリブデンは圧力隙間腐食能力と塩化物イオンに対する耐性を高めます。 環境の耐食性を低下させます。
高ニッケル (24%)-モリブデン (6.3%) 合金 AL-6XN は、圧力隙間腐食に対して優れた耐性を備えています。 モリブデンは、塩化物イオンによる孔食に対して耐性があります。 ニッケルは耐孔食性をさらに高め、300オーステナイト系ステンレス鋼よりも高い強度が得られるため、機器の薄肉部分によく使用されます。 AL{6}}XN には高レベルのクロム、モリブデン、ニッケルが含まれているため、ステンレス鋼の成形および溶接時に耐食性も提供されます。
AL-6XN は、クロム、モリブデン、ニッケル、窒素を多く含むため、塩化物イオン孔食や隙間腐食に対して優れた耐性を備えており、食品、海水、その他の化学物質などの多くの環境で使用されています。環境。
7. 金属複合材料
特殊金属材料は耐食性に優れているものの、比較的高価であるため、大規模に普及できない場合があります。 しかし、一方で金属複合技術はこれらの特殊な金属材料を発展させてきました。 アプリケーション。
金属複合材料は、a、b、cなどの複数の金属または合金成分を異なる加工技術によって構成した新しい金属材料です。 各界面は一連の金属結合を形成し、元の単一金属材料と同等以上の性能を発揮します。 。 a でも b (または c) でもありません。 構成コンポーネントの利点を組み合わせて、単一コンポーネントのパフォーマンスの欠点を克服します。 これは、材料設計を最適化するだけでなく、材料の合理的な使用の原則も体現します。 これは、材料科学および材料工学の現在の発展方向の 1 つです。
配合方法には、エクスプロージョン コンパウンディング、エクスプロージョン ローリング コンパウンディング、ローリング コンパウンディングなどがあります。 現在、国内の製法のほとんどは爆発配合を使用しています。
複合材料の種類には、複合パネル（2層、3層）、複合ロッド、複合パイプなどがあります。
アドバンテージ：
クラッド材とベース材の特性の合理的な組み合わせと比率。
必要に応じて 2 つの材料の厚さの比率を決定します。
貴金属やレアメタルを節約し、設備コストを削減します。
構造設計の厚さを減らすか、構造上の使用応力を増やします。
現在、この国には、GB8547-87「チタン鋼複合板」、GB8546-87「チタンステンレス鋼複合板」、JB4733-94 などの複合材料に関する関連国家規格があります。 「圧力容器用防爆ステンレス複合鋼板」など
まとめると、特殊金属材料は優れた耐食性と加工性能を備えているため、メーカーの生産設備の耐食性ニーズに大きく応え、設備の耐食性レベルを向上させることができます。 近年、中国における普及・活用は一定の成果をあげている。 しかし、中国経済の急速な発展、特に世界的な経済統合パターンの段階的な形成と中国のWTO加盟に伴い、国内の特殊金属材料の開発（国際市場への参入を含む）には大きな余地があるが、それには、関連する国家産業管理部門。 業界全体の発展を促進するために、必要な基準および関連する政策および規制を策定します。
