Ti35合金在沸腾硝酸中钝化膜及过渡层形成及组成分析

郭荻子，杨英丽，赵 彬，赵恒章，吴金平，苏航标

(西北有色金属研究院，陕西 西安 710016)

Ti35合金在沸腾硝酸中钝化膜及过渡层形成及组成分析

郭荻子，杨英丽，赵 彬，赵恒章，吴金平，苏航标

(西北有色金属研究院，陕西 西安 710016)

研究了Ti35合金在8 mol/L 沸腾浓硝酸中腐蚀240 h后表面钝化膜及过渡层的相结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对Ti35合金腐蚀后样品的钝化膜和过渡层形貌、相结构等进行分析。研究结果表明，Ta原子优先与硝酸反应，钝化膜最终产物TiO2和Ta2O5是通过逐步的化学反应形成的，Ta元素的加入能有效改善钛合金的耐硝酸腐蚀性能。

钛合金；腐蚀；氧化反应；钝化膜

0 引 言

20世纪50年代起，核安全就已成为全球关注的问题，对核设备用材料的选择也越来越严格[1-2]。用纯钛替代不锈钢制造高燃耗乏燃料溶解器，虽然能够解决乏燃料溶解器的晶间腐蚀问题，但会产生点蚀现象[3-4]，并非乏燃料溶解器的理想材料。研究发现，在钛中加入一定量的合金元素Ta则可以有效改善钛在沸腾硝酸溶液中的耐蚀性能。采用Ti-Ta系合金制备的核设备可在沸腾状态下高浓度的氧化性酸性溶液环境中长期工作[5]。

Baldev Raj[6]认为Ti-Ta系合金在沸腾硝酸中的良好耐蚀性能缘于金属表面被氧化形成了不同于纯钛的钝化膜。另有学者也曾研究了Ti-Ta系合金结构、显微组织和腐蚀介质变化对Ti-Ta系合金耐蚀性能的影响[7-8]。但关于Ti-Ta系合金钝化膜及过渡层的研究却鲜有报道。

Ti35合金是西北有色金属研究院自主研制的Ti-Ta系合金中的一种，为α型耐蚀钛合金。……