Титановий сплав

Реферат: Титановий сплав, що містить, мас. %: метал платинової групи 0,01-0,15 і рідкісноземельний метал 0,001-0,10, а решта - Ті і домішки. Титановий сплав переважно включає Co як часткову заміну Ті у кількості 0,05-1,00 мас. %, а вміст металу платинової групи переважно лежить в діапазоні 0,01-0,05 мас. % Крім того, переважно, щоб металом платинової групи був Pd, а рідкісноземельним металом був Y. У результаті можна одержати титановий сплав, що має корозійну стійкість, порівнянну або кращу, ніж у рівні техніки, а також хорошу оброблюваність, забезпечуючи економічну вигоду завдяки більш низькому вмісту металу платинової групи або перевагу меншої імовірності поширення корозії, що зароджується на дефектах, таких як тріщини в поверхні. UA 109341 C2 (12) UA 109341 C2 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки Даний винахід стосується титанового сплаву, зокрема, титанового сплаву, що має високу корозійну стійкість, наприклад стійкість до щілинної корозії, і кислотостійкістю, при цьому має хорошу оброблюваність й економічні переваги. Даний винахід стосується також титанового сплаву, що має високу корозійну стійкість і хорошу оброблюваність, з меншою імовірністю поширення корозії, що зароджується на таких дефектах, як тріщини. Передумови винаходу Титан активно використовувався в таких галузях як авіаційна промисловість, завдяки своїм характеристикам легкості і міцності. Крім того, завдяки своїй високій корозійній стійкості титан усе більше застосовується в різних галузях, таких як конструкційні матеріали для хімічних установок, теплових і атомних електростанцій і установок опріснення морської води. Однак, хоча титан відомий своєю гарною корозійною стійкістю, ця висока корозійна стійкість виявлялася тільки в обмеженому числі середовищ, таких як окисні кислі середовища (азотна кислота) і нейтральні хлоридні середовища, наприклад, морська вода. Він не був здатний виявляти достатню стійкість до щілинної корозії у високотемпературних хлоридних середовищах або достатню корозійну стійкість у неокиснюваних кислотних розчинах, таких як соляна кислота (яка далі збирально називається "корозійною стійкістю"). Щоб вирішити вищеописану проблему, пропонувалися титанові сплави, отримані додаванням до титана металу платинової групи, і по різних призначеннях використовувався ряд стандартизованих продуктів, у тому числі сплави марки ASTM 7 і марки ASTM 17. Зокрема, у хлоролужній промисловості як матеріал для анода в електролізі титанові сплави застосовуються на ділянках, де може відбутися щілинна корозія через використання хлорвмісного висококонцентрованого розсолу, наприклад, 20-30%-ого розсолу з температурою 100°C або вище. Крім того, у промисловій галузі рафінування нікелю або свинцю титанові сплави застосовуються як матеріал для реакційних посудин або трубопроводів, підданих впливу суспензії, що містить висококонцентрований розчин сірчаної кислоти при температурі понад 100°C. Крім того, титанові сплави застосовуються також в галузі теплообмінників, наприклад, у трубах теплообмінників для одержання солі, що піддаються дії гарячих концентрованих розсолів, і в трубах теплообмінників для застосування в сміттєспалювальних установках для теплообміну з відхідними газами, що містять хлор, оксиди азоту й оксиди сірки. У нафтохімічній промисловості титанові сплави застосовуються, наприклад, у реакторах знесірчення, що піддаються впливу сирої нафти, сірководню, хлориду амонію або т.п. при підвищених температурах, що перевищують 100°C у ході нафтопереробки. Як сплав з поліпшеною корозійною стійкістю для вищезгаданих застосувань був розроблений сплав Ti-0,15Pd (марка ASTM 7). Цей титановий сплав використовує переваги того, що Pd, що входить до складу сплаву, знижує водневу перенапругу і, таким чином, зберігає потенціал мимовільної поляризації в межах діапазону потенціалу пасивації. Таким чином, осадження і нагромадження Pd, вилуженого зі сплаву при корозії, викликає зниження водневої перенапруги, тим самим утримуючи потенціал мимовільної поляризації в межах діапазону потенціалу пасивації і досягаючи високої корозійної стійкості. Однак, тому що сплав ASTM 7 з високою корозійною стійкістю містить Pd, що є металом платинової групи і дуже дорогим (2200 японських ієн за грам, відповідно до ранкового випуску Nihon Keizai Shimbun від 9 лютого 2011 р.), сфери його застосування були обмежені. Щоб вирішити цю проблему, був запропонований титановий сплав зі зниженим вмістом Pd, від 0,03 до 0,1% мас. (марка ASTM 17), що був впроваджений у практичне застосування, як описано в патентному документі 1. Незважаючи на зменшений вміст Pd у порівнянні зі сплавом марки ASTM 7, сплав марки ASTM 17 виявляє високу стійкість до щілинної корозії. Патентний документ 2 розкриває титановий сплав, який можна виробити при скороченні витрат, не погіршуючи його корозійну стійкість. Титановий сплав відповідно до патентного документа 2 містить від 0,01 до 0,12% мас. у сумі щонайменше одного з металів платинової групи і 5% мас. або менше щонайменше одного з Al, Cr, Zr, Nb, Si, Sn і Mn. У типових застосуваннях титанові сплави виявляють адекватні властивості, такі як корозійна стійкість, якщо Pd є присутнім у кількості від 0,01 до 0,12% мас. Однак, щоб відповідати виниклій в останні роки потребі подальшого поліпшення властивостей, вміст Pd, особливо якщо його знизити до менше ніж 0,05%, недостатньо для прояву титановим сплавом належних властивостей, таких як корозійна стійкість. Крім того, навіть у типових галузях застосування росте потреба у подальшому зниженні собівартості. 1 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Патентні документи 3 і 4 розкривають титанові сплави, що містять сполучення металу платинової групи, рідкоземельного металу і перехідного металу, як винаходи, що належать до іншої галузі техніки, ніж даний винахід. Ці винаходи стосуються надвисоковакуумних камер і титанових сплавів для застосування у надвисоковакуумних камерах відповідно. У цих винаходах добавкою металу платинової групи і рідкоземельного металу прагнуть досягти переваги інгібування у надвисоковакуумному середовищі дифузії і виділення у вакуум газоподібних компонентів, що утворюють твердий розчин у матеріалі. Ці патентні документи стверджують, що метал платинової групи діє в титановому сплаві як пастка водню, а рідкоземельний елемент діє як пастка кисню. Крім того, ці винаходи передбачають як істотний елемент перехідний метал, вибраний із групи, що складається з Co, Fe, Cr, Ni, Mn і Cu, у додавання до металу платинової групи і рідкоземельного металу. Ці патентні документи стверджують, що перехідний метал сприяє зв'язуванню атомів водню, адсорбованих на поверхні вакуумної камери, металом платинової групи. Однак не ясно, чи мають титанові сплави відповідно до патентних документів 3 і 4 корозійну стійкість, тому що в цьому відношенні нічого не говориться або не передбачається. Непатентний документ 1 вказує, що Pd повинний бути присутнім у кількості 0,05% мас. або більше, щоб забезпечити стійкість до щілинної корозії сплаву Ti-Pd, і що додавання Co, Ni або V як третього елементу поліпшує стійкість до щілинної корозії. Як описано вище, методи рівня техніки все менш відповідають потребі подальшого поліпшення властивостей, якщо вміст Pd нижче 0,05% мас. Крім того, навіть сплав Ti-Pd із вмістом Pd 0,05% мас. або вище мав таку проблему, що, коли через умови експлуатації на поверхні виникають такі дефекти, як тріщини, ймовірний розвиток корозії, що зароджується на дефектах. Список цитування Патентна література Патентний документ 1: японська патентна публікація № H04-57735 Патентний документ 2: міжнародна публікація № WO2007/077645 Патентний документ 3: публікація японської патентної заявки № H06-64600 Патентний документ 4: публікація японської патентної заявки № H06-65661 Непатентна література Непатентний документ 1: The Society of Materials Science, Committee on Corrosion and Protection, "Low Alloy Titanium Having Good Crevice Corrosion Resistance ("Низьколегований титан з гарною стійкістю до щілинної корозії"), SMI-ACE, 12.09.2001. Суть винаходу Технічна проблема Даний винахід був створений через вищевказані проблеми. Відповідно задача даного винаходу полягає в тому, щоб розробити титановий сплав, корозійна стійкість якого порівнянна або краще, ніж у рівні техніки, і який має також хорошу оброблюваність і має економічні переваги, забезпечені завдяки зниженому вмісту металу платинової групи, такого як Pd, у порівнянні з рівнем техніки. Інше завдання винаходу полягає в тому, щоб створити титановий сплав, що має близький до рівня техніки вміст Pd, але який має переваги корозійної стійкості, порівнянної або кращої, ніж у рівні техніки, і гарної оброблюваності і до того ж меншої імовірності поширення корозії, що зароджується на дефектах, таких як утворені в поверхні тріщини. Рішення проблеми Щоб вирішити вищевказану задачу, автори даного винаходу досягли кращого розуміння механізму поліпшення корозійної стійкості сплаву Ti-Pd і провели дослідження по наступних напрямках: підвищення корозійної стійкості сплаву Ti-Pd шляхом включення в нього нетрадиційного елемента, що сприяє досягненню бажаних умов на поверхні для поліпшеної корозійної стійкості; і досягнення корозійної стійкості, порівнянної чи кращої, ніж в рівні техніки, при зниженому вмісті Pd у порівнянні з рівнем техніки. У цьому відношенні даний винахід відрізняється від методів рівня техніки, спрямованих на досягнення поліпшеної корозійної стійкості титанового сплаву шляхом додаткового включення додаткових елементів, що ефективні в підвищенні корозійної стійкості, як описано в патентному документі 2 і непатентному документі 1. Фігура 1 схематично ілюструє механізм поліпшення корозійної стійкості сплаву Ti-Pd(-Co). Сплав Ti-Pd, а також сплав Ti-Pd-Co у початкових умовах знаходиться в активному стані. Будучи зануреним у розчин кислоти, такий як кипляча соляна кислота, Ti і Pd, або Ti, Pd і Co, розчиняються з поверхні, і розчинений Pd або розчинені Pd і Co осаджуються на поверхню й акумулюються на ній, тим самим знижуючи водневу перенапругу сплаву в цілому. Це дозволяє 2 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сплаву залишатися в діапазоні потенціалу пасивації і, таким чином, виявляти хорошу корозійну стійкість. Щоб забезпечити швидке й однорідне осадження й акумулювання Pd на поверхні після того, як сплав Ti-Pd занурений у розчин кислоти, автори даного винаходу провели пошук елементів, які полегшують розчинення матриці сплаву, що відбувається на ранній стадії після занурення в розчин. Були зроблені наступні припущення. Якщо присутність нетрадиційного елемента, включеного до складу сплаву, змушує матрицю сплаву розчинятися на ранній стадії після занурення в розчин кислоти, то може відбутися підвищення концентрації іонів Pd у розчині поблизу зовнішньої поверхні, і тому можна швидко досягти належної міри осадження й акумулювання Pd ("належна міра" означає тут більшу кількість Pd, ніж у випадку, коли нетрадиційний елемент не присутній). Якщо це осадження й акумулювання Pd досягнуте, водневе перенапруження сплаву Ti-Pd може швидко знизитися, навіть якщо вміст Pd є низьким, дозволяючи, таким чином, зрушитися до більш шляхетного і стабільного потенціалу (потенціалу діапазону пасивації). У випадку сплаву Ti-Pd з низьким вмістом Pd швидкого розчинення матриці сплаву в активному стані на ранній стадії можна досягти введенням такого нетрадиційного елемента. Якщо це має місце, концентрації іонів Pd і Ti поблизу поверхні повинні підвищитися в порівнянні з випадком, коли такий елемент відсутній, так що відбувається осадження й акумулювання Pd. У результаті цього водневе перенапруження сплаву повинне швидко знижуватися, дозволяючи тим самим утримувати сплав у діапазоні потенціалу пасивації. З іншого боку, якщо в сплаві Ti-Pd з низьким вмістом Pd не полегшити розчинення матриці сплаву, то концентрації іонів Pd і Ti поблизу поверхні можуть не підвищитися, і вилужений Pd може дифундувати. Таким чином, осадження Pd може відбутися з меншою імовірністю, що може привести до низької корозійної стійкості. Тим часом, у випадку сплаву Ti-Pd з високим вмістом Pd, навіть якщо в умовах його експлуатації виникають такі поверхневі дефекти, як тріщини, присутність нетрадиційного елемента може дозволити швидке осадження й акумулювання Pd на свіжій поверхні, що виникла через дефекти. Це повинне дозволити зрушити водневе перенапруження сплаву в діапазон потенціалу пасивації і, таким чином, привести до усунення дефектів. У результаті повинна бути досягнута перевага меншої імовірності поширення корозії, що зароджується на дефектах. Ґрунтуючись на вищенаведених припущеннях, автори даного винаходу провели експерименти в пошуках елементів, що полегшують розчинення матриці сплаву, що відбувається на ранній стадії після занурення в розчин, тобто елементів, які полегшують осадження й акумулювання Pd на поверхні сплаву Ti-Pd. У результаті автори знайшли, що таким елементом, який задовольняє цим вимогам, є рідкоземельні метали. Даний винахід був створений на основі цих виявлених даних, і його суть виражена нижче в пунктах (1)-(5), що стосуються титанових сплавів. (1) Титановий сплав, що містить, у % мас., метал платинової групи: 0,01-0,15% і рідкоземельний метал: 0,001-0,10%, а інше - Ti і домішки. (2) Титановий сплав за вищевказаним пунктом (1), в який входить Co, як часткову заміну Ti, у кількості 0,05-1,00% мас., і при цьому рідкоземельний метал присутній у кількості від 0,001 до менше 0,02% мас. (3) Титановий сплав за вищевказаним пунктом (1) або (2), в якому метал платинової групи присутній в кількості 0,01-0,05% мас. (4) Титановий сплав за будь-яким з наведених вище пунктів (1)-(3), в якому металом платинової групи є Pd. (5) Титановий сплав за будь-яким з вищевказаних пунктів (1)-(4), в якому рідкоземельним металом є Y. В описі нижче вираження "% мас." і "ч/млн по масі" (масові частини на мільйон), що використовуються у відношенні складу титанового сплаву, позначаються просто "%" і "ч/млн" відповідно, якщо не зазначене інше. Вигідні ефекти від винаходу Титановий сплав за даним винаходом має високу корозійну стійкість і хорошу оброблюваність. Завдяки цьому при застосуванні титанового сплаву за даним винаходом можна поліпшити робочі характеристики і надійність устаткування і машин, що застосовуються в корозійних середовищах (особливо в гарячих концентрованих хлоридних середовищах). Якщо метал платинової групи міститься у відносно малих кількостях, винахід забезпечує перевагу більш ощадливих матеріальних витрат на одержання таких титанових сплавів. Якщо метал 3 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 платинової групи включений у відносно великій кількості, винахід забезпечує перевагу меншої імовірності поширення корозії, що зароджується на таких дефектах, що як виниклі в поверхні тріщини. Короткий опис креслень Фіг. 1 є схематичним представленням, що ілюструє механізм поліпшення корозійної стійкості сплаву Ti-Pd(-Co). Фіг. 2 є схематичним представленням зразка для випробування на стійкість до щілинної корозії, причому фіг. 2(a) показує вигляд зверху, а фіг. 2(b) - вигляд збоку. Фіг. 3 є схематичним представленням зразка при використанні у випробуванні на щілинну корозію (ASTM G78). Фіг. 4 є схематичним представленням зразка для випробування в гарячій (киплячій) соляній кислоті, причому фіг. 4(a) показує вигляд зверху, а фіг. 4(b) - вигляд збоку. Фіг. 5 є графіком, що показує зміну в часі швидкості корозії порівняльного прикладу 6 і порівняльного прикладу 7 при зануренні в киплячий 3%-ий розчин соляної кислоти. Фіг. 6 є графіком, що показує зміну в часі швидкості корозії прикладу 8 за винаходом, порівняльного прикладу 5 і традиційного прикладу 2 при зануренні в киплячий 3%-ний розчин соляної кислоти. Фіг. 7 є графіком, що показує профілі концентрації Pd, Ti і O у титановому сплаві з прикладу 4 за винаходом в залежності від відстані усередину від поверхні. Фіг. 8 є графіком, що показує профілі концентрації Pd, Ti і O у титановому сплаві з порівняльного прикладу 5 у залежності від відстані усередину від поверхні. Фіг. 9 є графіком, що показує результати випробування в гарячій (киплячій) соляній кислоті. При цьому фіг. 9(a) є графіком, що показує співвідношення між середньою швидкістю корозії за 96 годин і вмістом Y; і фіг. 9(b) є графіком, що показує співвідношення між поверхневою концентрацією Pd після випробування і вмістом Y. Опис варіантів здійснення Як описано вище, титановий сплав за даним винаходом містить, у % мас.: метал платинової групи: 0,01-0,15% і рідкоземельний метал: 0,001-0,10%, а інше складають Ti і домішки. Подробиці даного винаходу викладаються нижче. 1. Діапазон складу титанового сплаву і причини його обмеження 1-1. Метал платинової групи Використовуваний тут вираз "метал платинової групи" стосується Ru, Rh, Pd, Os, Ir і Pt. Метали платинової групи дають вигідний ефект зниження водневого перенапруження титанового сплаву й утримання потенціалу мимовільної поляризації в діапазоні потенціалу пасивації і тому є істотним компонентом титанового сплаву, що має корозійну стійкість. Титановий сплав за даним винаходом містить у собі один або більш металів платинової групи. Сумарний вміст одного або більше металів платинової групи (що далі називається просто "вмістом металів платинової групи") лежить в інтервалі від 0,01 до 0,15%. Це пояснюється тим, що якщо вміст металів платинової групи нижче 0,01%, то сплав виявляє недостатню корозійну стійкість і, таким чином, може піддаватися впливу корозії в гарячому концентрованому хлоридному розчині. Тим часом, вміст металів платинової групи, що перевищує 0,15%, не дає подальшого поліпшення корозійної стійкості, вимагаючи величезних матеріальних витрат. Для застосування за традиційними призначеннями вміст металів платинової групи переважно варіюється від 0,01 до 0,05%, з огляду на баланс між економічною вигодою і корозійною стійкістю. Справа в тому, що навіть у цьому діапазоні вмісту металів платинової групи титановий сплав за даним винаходом виявляє корозійну стійкість, порівнянну з корозійною стійкістю традиційних титанових сплавів, що мають вміст металів платинової групи вище 0,05%. Тим часом, коли в титановому сплаві виникають тріщини або тому подібне, то чим вищий вміст металів платинової групи, тим швидше відбувається осадження й акумулювання металів платинової групи на свіжій поверхні, що утворилася через тріщини або т.п., як описано вище, беручи за приклад сплав Ti-Pd. Таким чином, чимвище вміст металів платинової групи, тим швидше потенціал у місці утворення тріщини (або т.п.) буде зрушуватися убік діапазону потенціалу пасивації, дозволяючи відновити поверхню, що приводить до меншої імовірності впливу корозії, що зароджується на тріщинах або т.п. Таким чином, навіть коли метал платинової групи міститься в діапазоні від 0,05 до 0,15%, мається також вигода у відношенні придатності до використання в жорстких умовах експлуатації. У даному винаході найбільш переважним з металів платинової групи, тобто Ru, Rh, Pd, Os, Ir і Pt, є Pd, тому що Pd відносно недорогий і здатний забезпечувати велику міру поліпшення корозійної стійкості на одиницю вмісту. Rh і Pt економічно невигідні, тому що вони дуже дорогі. 4 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ru і Ir трохи дешевше, ніж Pd, і можуть використовуватися як замісники Pd. Однак їх виробництво не настільки високе, як виробництво Pd, тому краще завжди доступний Pd. 1-2. Рідкоземельний метал 1-2-1. Причини введення рідкоземельного металу Автори даного винаходу досліджували можливість утворення сплаву Ti-0,02Pd, включивши в нього слідову кількість елемента, що легко розчинний у гарячих концентрованих хлоридних середовищах. Щоб знайти ефект, вироблений таким елементом, автори провели дослідження, занурюючи титановий сплав, утворений з можливо ефективним елементом, у хлоридний розчин і витримуючи його розчиненим при потенціалі активації, і досліджували ефект зрушення всього сплаву в діапазон потенціалу пасивації завдяки полегшенню осадження й акумулювання металу платинової групи на поверхні. У результаті дослідження ряду елементів було знайдено, що рідкоземельні елементи здатні давати такий ефект. Як описано вище, вміст металу платинової групи переважно знаходиться в інтервалі від 0,01 до 0,05%. Після додаткових досліджень автори винаходу знайшли, що такий же ефект можна одержати, коли вміст металу платинової групи більше 0,05%. Таким чином, якщо рідкоземельний метал введений до складу титанового сплаву, що містить метал платинової групи, з вмістом металу платинової групи більш 0,05%, як у випадку сплаву, що містить метал платинової групи, з вмістом металу платинової групи 0,01-0,05%, швидке розчинення Ti і металу платинової групи відбувається на ранній стадії після впливу корозійного середовища. Таким чином, концентрація іонів металу платинової групи поблизу зовнішньої поверхні титанового сплаву підвищується, тим самим дозволяючи швидке осадження й акумулювання металу платинової групи на поверхні титанового сплаву. Власне кажучи, титановий сплав, що містить метал платинової групи, утворений з рідкоземельним металом, здатний викликати осадження металу платинової групи на поверхні більш ефективно, ніж титановий сплав, що містить метал платинової групи, що не містить рідкоземельного металу. Отже, він виявляє більш високу корозійну стійкість, роблячи можливим ефективне осадження металу платинової групи, навіть якщо міра корозії всього титанового сплаву мала. Крім того, титановий сплав, що містить метал платинової групи, утворений з рідкоземельним металом, здатний зберігати свою корозійну стійкість навіть у більш жорстких умовах експлуатації, ніж звичайно практикується. Наприклад, при застосуванні на установці або тому подібному, в яких використовуються гарячі концентровані хлоридні розчини, навіть якщо осаджений на поверхні метал платинової групи віддаляється через стирання або тому подібне, або навіть якщо виникають такі поверхневі дефекти, як тріщини, що описано вище, цей титановий сплав здатний відновлювати поверхню, забезпечуючи можливість швидкого осадження й акумулювання металу платинової групи і тим самим зберігаючи свою корозійну стійкість. Рідкоземельні метали включають Sc, Y, легкі рідкоземельні елементи (з La по Eu) і важкі рідкоземельні елементи (з Gd по Lu). Відповідно до результатів досліджень, проведених авторами даного винаходу, було знайдено, що ефективні всі рідкоземельні метали. Крім того, не обов'язково вводити тільки один рідкоземельний метал. Ефективним виявилося також використання суміші рідкоземельних металів, такої як змішані рідкоземельні метали перед поділом і рафінуванням (мішметал, позначений далі також "Mm") або дидим (суміш Nd і Pr). Тому з економічної точки зору переважними рідкоземельними металами є La, Ce, Nd, Pr, Sm, Mm, дидим, Y і т.п. за їхню доступність і відносну дешевину. Що стосується складів Mm і дидиму, то можна використовувати будь-які співвідношення між компонентами, що входять до складу, якщо використовуються доступні для придбання матеріали. 1-2-2. Вміст рідкоземельного металу У титановому сплаві за даним винаходом вміст рідкоземельних металів варіюється від 0,001 до 0,10%. Причина вибору нижньої межі вмісту рідкоземельного металу в 0,001% полягає в тому, щоб у достатній мірі одержати вигідний ефект осадження Pd на поверхні сплаву, щоб забезпечити одночасне розчинення Ti, Pd і рідкоземельного металу в хлоридному розчині при потенціалі активації сплаву Ti-Pd. Причина вибору верхньої межі вмісту рідкоземельного металу 0,10% полягає в тому, що надмірно висока кількість рідкоземельного металу в сплаві Ti-Pd може викликати утворення нової сполуки в титановому сплаві. Ця нова сполука переважно розчиняється в хлоридному розчині і, таким чином, веде до ініціювання пітингової корозії в сплаві Ti-Pd. Через це сплави TiPd, які включають цю сполуку, виявляють гіршу корозійну стійкість у порівнянні зі сплавами TiPd, що не містять рідкоземельних металів. Крім того, переважно, щоб вміст рідкоземельного металу в сплаві Ti-Pd не був більше його межі розчинності у твердому стані у фазі -Ti, як показано на фазовій діаграмі або тому подібному. 5 UA 109341 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Наприклад, межа розчинності Y у твердому стані у фазі -Ti сплаву Ti-0,02Pd дорівнює 0,02% мас. (0,01 ат. %). Таким чином, коли вводять Y, його вміст переважно менше 0,02% мас. Вмісту Y менше 0,02% достатньо з погляду полегшення акумулювання металу платинової групи на поверхні титанового сплаву, хоча більш значні переваги досягаються, якщо вміст Y обмежений значенням 0,01% або менше. La має дуже велику межу розчинності у фазі -Ti сплаву Ti-0,02Pd, на рівні 2,84% мас. (1 ат. %) (T.B.Massalski, "Binary Alloy Phase Diagrams, Volume 3" («Фазові діаграми бінарних сплавів»), USA, 2nd Edition, ASM International, 1990, p. 2432). Однак з погляду забезпечення економічної вигоди La, якщо його вводять, міститься в кількості 0,10% мас. або менше. Як і у випадку Y, достатній вміст La з погляду полегшення акумулювання металів платинової групи на поверхні титанового сплаву складає менше 0,02%, хоча більш значні переваги досягаються, якщо його вміст обмежений значенням 0,01% або менше. 1-3. Додавання Co у сполученні з рідкоземельним металом Титановий сплав за даним винаходом може включати Co, як часткову заміну Ti, у кількості 0,05-1%. Co є елементом, що підвищує стійкість до щілинної корозії титанового сплаву. Автори даного винаходу знайшли, що введення Co як часткової заміни Ti в титановому сплаві, що містить метал платинової групи, утвореному з рідкоземельним металом, приводить до більш високої корозійної стійкості завдяки синергії з рідкоземельним металом. Щоб одержати синергію, Co повинний бути присутнім у кількості 0,05% або більше. У той же час, якщо вміст Co перевищує 1%, з рідкоземельного металу і Co утворяться інтерметалічні сполуки типу AB5 (A = рідкоземельний метал, B = Co), що приводить до погіршення корозійної стійкості титанового сплаву. Тому був установлений діапазон вмісту Co від 0,05 до 1%. 1-4. Ni, Mo, V, Cr і W Титановий сплав за даним винаходом може включати Ni, Mo, V, Cr і W як часткову заміну Ti. Введення цих елементів приводить до високої стійкості до щілинної корозії завдяки синергії з рідкоземельним металом. Коли ці елементи введені, їхні вмісти складають: Ni: 1,0% або менше, Mo: 0,5% або менше, V: 0,5% або менше, Cr: 0,5% або менше і W: 0,5% або менше. 1-5. Домішкові елементи Домішкові елементи в титановому сплаві включають, наприклад, Fe, O, C, H, N і ін., що надходять із сировини, електрода, що розчиняється, і середовища, а також Al, Cr, Zr, Nb, Si, Sn, Mn, Cu і т.п., що вводяться, коли як сировину використовується брухт або тому подібне. Введення цих домішкових елементів не має значення, якщо тільки це не надає негативного впливу на переваги даного винаходу. Зокрема, діапазон компонентного складу, що не надає негативного впливу на переваги даного винаходу, наступний: Fe: 0,3% або менше, O: 0,35% або менше, C: 0,18% або менше, H: 0,015% або менше, N: 0,03% або менше, Al: 0,3% або менше, Cr: 0,2% або менше, Zr: 0,2% або менше, Nb: 0,2% або менше, Si: 0,02% або менше, Sn: 0,2% або менше, Mn: 0,01% або менше, і Cu: 0,1% або менше при сумарному їхньому вмісті, що складає 0,6% або менше. Приклад 1 Щоб підтвердити стійкість до щілинної корозії і стійкість до гарячої (киплячої) соляної кислоти титанових сплавів за даним винаходом, були проведені наступні іспити і були оцінені їх результати. 1. Умови випробувань 1-1. Зразки 1-1-1. Титанові сплави за традиційними прикладами Титанові сплави традиційних прикладів 1-3 були отримані з покупних, що випускаються промислово, листів сплаву Ti-Pd товщиною 4 мм. Типи і результати аналізу елементного складу покупних матеріалів також приведені в таблиці 1. Традиційний приклад 1 являє собою марку ASTM 7, традиційний приклад 2 - марку ASTM 17, а традиційний приклад 3 – клас 19 за JIS (марку ASTM 30). Традиційні приклади 4 і 5 являють собою сплави Ti-Pd із вмістом Pd, близьким до нижньої межі діапазону, розкритого в патентному документі 1. Усі традиційні приклади 1-5 є прикладами сплаву Ti-Pd, який не містить рідкоземельних металів. Традиційні приклади 1 і 2 служать еталонами для прикладів за винаходом, що будуть обговорюватися пізніше. 6 UA 109341 C2 Таблиця 1 Класифікація приклад 1 за винаходом приклад 2 за винаходом приклад 3 за винаходом приклад 4 за винаходом приклад 5 за винаходом (порівняльний приклад 3) приклад 6 за винаходом приклад 7 за винаходом (порівняльний приклад 1) (приклад 4 за винаходом) приклад 8 за винаходом приклад 9 за винаходом (порівняльний приклад 2) (порівняльний приклад 5) приклад 10 за винаходом приклад 11 за винаходом приклад 12 за винаходом приклад 13 за винаходом приклад 14 за винаходом приклад 15 за винаходом приклад 16 за винаходом приклад 17 за винаходом приклад 18 за винаходом приклад 19 за винаходом (порівняльний приклад 8) Склад сплаву (% мас., а решта - Ti і домішки) Метал Рідкоземельний платинової Co Fe O метал групи Al Примітка Y:0,02 Pd:0,15 Y:0,02 Pd:0,11 Y:0,02 Pd:0,05 Y:0,02 Pd:0,02 Y:0,02 Pd:0,01 Y:0,02 Pd:0,004 Y:0,02 Pd:0,02 1,0 Y:0,02 Pd:0,02 0,5 Y:0,12 Pd:0,02 Y:0,02 Pd:0,02 Y:0,01 Pd:0,02 Y:0,003 Pd:0,02 Y:4 ч/млн Pd:0,02 Pd:0,02 Y:0,10 Pd:0,03 Dy:0,10 Pd:0,03 La:0,08 Pd:0,03 дидим:0,04 Pd:0,03 Pr:0,03 Pd:0,03 Ce:0,09 Pd:0,02 Mm:0,05 Pd:0,02 Nd:0,05 Pd:0,02 0,2 Sm:0,06 Pd:0,01 0,3 Y:0,02 Ru:0,04 МПГ: Ru Ru:0,04 МПГ: Ru 7 UA 109341 C2 Таблиця 1 Класифікація Склад сплаву (% мас., а решта - Ti і домішки) Метал Рідкоземельний платинової Co Fe O метал групи Al Примітка РЗМ: поза встановленим діапазоном РЗМ: поза встановленим діапазоном МПГ: поза встановленим діапазоном вміст Co: поза встановленим діапазоном порівняльний приклад 1 Y:0,12 Pd:0,02 порівняльний приклад 2 Y:4 ч/млн Pd:0,02 порівняльний приклад 3 Y:0,02 Pd:0,004 порівняльний приклад 4 La:0,10 Pd:0,03 1,2 Pd:0,02 Немає РЗМ Y:0,01 Немає МПГ Ti класу 1 за JIS Ru:0,04 МПГ: Ru Pd:0,14 0,073 0,109 марка ASTM 7 Pd:0,06