核心内容总结

• 钝化机制：钛合金表面在氧化环境中会自发形成一层致密的二氧化钛（TiO₂）钝化膜，该膜通过隔离基体与腐蚀介质显著提升耐蚀性。反应式为：
  Ti + O₂ → TiO₂
  TiO₂ + H₂O → TiO₂·H₂O。
• 腐蚀风险：当钝化膜因机械损伤、化学侵蚀（如酸碱洗）或深海高压环境破坏时，钛合金基体会发生局部腐蚀（如点蚀、晶间腐蚀或应力腐蚀开裂）。

钝化工艺类型与应用

1. 化学钝化
   • 工艺流程：采用硝酸（HNO₃）溶液（浓度429–535 g/l，温度室温至54°C）浸泡5–30分钟，促进表面氧化膜增厚。
   • 应用：广泛用于航空航天部件（如飞机地板梁、襟翼滑轨），因工艺简单、绿色环保，且几乎不改变零件尺寸。
   • 关键控制：酸洗时间需精准（5–10分钟），避免氢含量超标导致脆性增加。
2. 电化学钝化（阳极氧化）
   • 原理：在酸性电解液中施加电压，形成干涉效应着色的致密氧化膜，增强耐磨性与耐蚀性。
   • 应用：适用于装饰性或功能性部件（如钛杯、螺纹紧固件），可调控膜层颜色和厚度。
3. 热处理钝化
   • 工艺：高温氧化后急冷，形成稳定氧化层，适用于需高耐热性的部件。
4. 新兴技术
   • 钛粉无氧钝化：通过气-固反应（如SnCl₄-Ti）在粉末表面构建钝化层，防止成形过程氧化，适用于高性能部件（如医用植入材料）。
   • 反蚀刻工艺：通过保护图案区域并蚀刻其余部分，形成装饰性凹面效果，常用于标牌或工艺品。

工艺选择与风险控制

• 清洗环节：碱洗（如10% NaOH）后需彻底水洗并干燥，避免残留液在高温下（>50°C）加速腐蚀电流密度，导致水洗留痕（颜色不均或表面腐蚀）。
• 深海环境挑战：高压（>20 MPa）和低溶解氧会削弱钝化膜稳定性，增加应力腐蚀敏感性。魏氏组织热处理可优化膜层阻抗，但需控制残余应力。
• 维护流程：
  除油脱脂 → 酸洗/钝化 → 冷水洗 → 干燥。
  干燥前禁止工件叠放，以防局部腐蚀。

工业实践：航空发动机部件优先采用化学钝化，而海水管路系统（如TA2纯钛）依赖流动环境下的膜层稳定性，定期监测电化学性能。