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(yè)生產(chǎn)的無機(jī)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(yōu)良的高溫抗氧化性能和高溫強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)[1-4]；金屬過濾材料具有較高的強(qiáng)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(jià)鍵形式結(jié)合生成的化合物，其原子的排列遵循某種高度有序化的規(guī)律。在Ti-Al金屬間化合物中，Ti、Al元素大部分以共價(jià)鍵、少部分以金屬鍵相結(jié)合，因而Ti-Al金屬間化合物兼有陶瓷和金屬共同的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出優(yōu)異的物料性、力學(xué)性能、優(yōu)良的高溫抗氧化性[6]，而且Ti、Al元素粉末在反應(yīng)燒結(jié)時(shí)因?yàn)镵irkendall效應(yīng)容易產(chǎn)生蜂窩狀孔隙[7]，因此這種金屬間化合物是一種潛在的優(yōu)良過濾材料。但是該類材料在酸工業(yè)生產(chǎn)中是否能夠抵抗強(qiáng)酸的耐腐蝕性能未見報(bào)道。

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

1 實(shí)驗(yàn)方法

⑴ 設(shè)置4組平行試驗(yàn)，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(zhì)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(gè)樣品洗凈、烘干、稱重，比較樣品片的質(zhì)量變化。

⑵ 化驗(yàn)未經(jīng)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(zhì)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(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)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(shí)間后，樣品的質(zhì)量變化情況，以及酸溶液中Ti、Al雜質(zhì)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(shí)驗(yàn)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(shí)間后，樣品的質(zhì)量變化，從而分析該類材料在酸液中的耐腐蝕程度。實(shí)驗(yàn)中，4個(gè)樣品片投入4組氫碘酸溶液時(shí)均能聽到樣品與溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)短暫的“咝”聲，試驗(yàn)結(jié)束后澄清溶液均出現(xiàn)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(jié)合圖1樣品在不同浸泡時(shí)間內(nèi)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(zhì)的質(zhì)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致樣品質(zhì)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(zhì)量損失不明顯。

表1 浸泡時(shí)間與Ti-Al樣品失重的關(guān)系表

圖1 Ti-Al樣品隨浸泡時(shí)間失重變化趨勢

實(shí)驗(yàn)⑵中，化驗(yàn)4組實(shí)驗(yàn)中浸泡不同天數(shù)后氫碘酸溶液中Ti、Al雜質(zhì)含量，比較其含量變化,氫碘酸中Ti、Al化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 溶液中Ti、Al雜質(zhì)含量隨浸泡時(shí)間的變化

圖2 浸泡前后溶液中Ti、Al雜質(zhì)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(shí)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)酸的腐蝕影響程度降低。

3 結(jié)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(shí)間后，樣品質(zhì)量不再發(fā)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(qiáng)酸的過濾材料時(shí)，可以先進(jìn)行預(yù)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(yè)生產(chǎn)。

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