氫碘酸對Ti-Al金屬間化合物多孔材料的耐腐蝕性能研究

王蓁

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

目前廣泛用于工業生產的無機過濾材料主要有陶瓷和普通金屬兩大類，其中陶瓷材料具有優良的高溫抗氧化性能和高溫強度等優點，但陶瓷有脆性大、彈性小、抗堿腐蝕性能差、加工難度大及陶瓷膜不易組裝等缺點[1-4]；金屬過濾材料具有較高的強度，并具有反沖再生能力，但其抗腐蝕性能差，高溫抗氧化能力不足，難以制備成微濾級多孔體[5]。所謂金屬間化合物，是指金屬和金屬之間，或類金屬和金屬原子之間主要以共價鍵形式結合生成的化合物，其原子的排列遵循某種高度有序化的規律。在Ti-Al金屬間化合物中，Ti、Al元素大部分以共價鍵、少部分以金屬鍵相結合，因而Ti-Al金屬間化合物兼有陶瓷和金屬共同的優點，表現出優異的物料性、力學性能、優良的高溫抗氧化性[6]，而且Ti、Al元素粉末在反應燒結時因為Kirkendall效應容易產生蜂窩狀孔隙[7]，因此這種金屬間化合物是一種潛在的優良過濾材料。但是該類材料在酸工業生產中是否能夠抵抗強酸的耐腐蝕性能未見報道。

氫碘酸是一種腐蝕性很強的強酸。本文用我所自制的氫碘酸對國內某廠家提供的Ti-Al多孔中間化合物樣品進行耐腐蝕試驗：將該材料浸泡在氫碘酸溶液中，比較其在不同浸泡時間條件下的失重率，同時研究溶液中Ti、Al雜質含量的變化趨勢，從而考察該多孔材料作為過濾用工藝設備材料的適用性。

1 實驗方法

⑴ 設置4組平行試驗，按照塊狀Ti-Al化合物樣品與氫碘酸（AR，55%，新疆有色金屬研究所）的質量比=1∶30的比例浸泡，在第5天、第10天、第15天、第20天分別取出其中一個樣品洗凈、烘干、稱重，比較樣品片的質量變化。

⑵ 化驗未經浸泡的氫碘酸（第0天）及浸泡第5天、第10天、第15天、第20天后氫碘酸溶液中Ti、Al雜質含量，比較其含量變化。在浸泡過程中溶液密封避光保存。

2 結果與討論

實驗比較4組Ti-Al多孔金屬中間化合物樣品片在氫碘酸溶液中浸泡不同時間后，樣品的質量變化情況，以及酸溶液中Ti、Al雜質含量的變化趨勢，從而分析該類材料在酸液中的耐腐蝕程度。

實驗⑴比較4組Ti-Al多孔金屬中間化合物樣品片在氫碘酸溶液中浸泡不同時間后，樣品的質量變化，從而分析該類材料在酸液中的耐腐蝕程度。實驗中，4個樣品片投入4組氫碘酸溶液時均能聽到樣品與溶液發生反應時短暫的“咝”聲，試驗結束后澄清溶液均出現少量絮狀物。

樣品浸泡5天、10天、15天、20天后，失重率分別為0.40%、0.44%、0.44%、0.45%（表1），結合圖1樣品在不同浸泡時間內失重的變化趨勢，樣品浸泡前5天失重變化較明顯，10天以后物質的質量基本無變化。推測將金屬中間化合物樣品投入氫碘酸的初期，樣品與氫碘酸發生化學反應導致樣品質量有一定損失，之后氫碘酸在樣品表面形成鈍化膜，使得樣品失重率明顯降低，質量損失不明顯。

表1 浸泡時間與Ti-Al樣品失重的關系表

圖1 Ti-Al樣品隨浸泡時間失重變化趨勢

實驗⑵中，化驗4組實驗中浸泡不同天數后氫碘酸溶液中Ti、Al雜質含量，比較其含量變化,氫碘酸中Ti、Al化驗數據見表2。

表2 溶液中Ti、Al雜質含量隨浸泡時間的變化

圖2 浸泡前后溶液中Ti、Al雜質含量的變化趨勢

圖2中Ti、Al含量的變化趨勢同樣可以證實實驗⑴中金屬間化合物樣品失重趨勢的原因，即樣品與酸接觸初期，在樣品表面形成了鈍化膜，致使后期樣品受強酸的腐蝕影響程度降低。

3 結論

本文考查了Ti、Al金屬間化合物樣品在氫碘酸中的腐蝕情況。在酸溶液中浸泡接觸初期樣品失重較明顯，酸溶液中的Ti、Al含量也明顯上升；延長浸泡時間后，樣品質量不再發生明顯變化，酸溶液中的Ti、Al含量也不再明顯上升，推測與酸接觸初期，在樣品表面形成鈍化膜，反而提高了樣品的耐腐蝕能力。實驗結果說明，在采用該類Ti-Al金屬間化合物材料作為制備氫碘酸等腐蝕性強酸的過濾材料時，可以先進行預處理使得過濾材料表面形成鈍化膜，降低酸對材料的腐蝕性，使該類過濾材料能夠滿足工業生產。

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