Titánový predmet, ktorý má zlepšenú odolnosť voči korózii

Číslo patentu: E 2925

Dátum: 25.09.2003

Autori: Adams Roy, Grauman James, Miller James

Je ešte 5 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

TITÁNOVÝ PREDMET, KTORÝ MÁ ZLEPŠENÚ ODOLNOSŤ VOČI KORÓZII0001 Vynález sa týka titánového predmetu so zlepšenou odolnosťou voči0002 Titán, ktorý inak predstavuje reaktívny kov, je odolný voči korózii vďaka tomu, že sa na jeho povrchu vytvorí film oxidu titánu, ktorý je stabilný. Za stabilných podmienok titán vykazuje značnú odolnosť voči korózii. Avšak pravdou je rovnako opačné správanie, to znamená, že v prípadoch, keď je tento ñlm destabiiizovaný môže dochádzať k extrémne vysokej korózii. Tieto podmienky nestability sa všeobecne vyskytujú pri dvoch extrémnych polohách pH stupnice. Silno acidické alebo alkalické roztoky môžu spôsobovať nestabilitu0003 Podľa praktických skúseností z doterajšieho stavu techniky, sa pri použití titánu v prostredi s nestálou stabilitou oxidového filmu obvykle pridávajú do titánu legujúce prvky za účelom zvýšenia stability tohto oxidového filmu, čim sa zvýši jeho efektívne použitie pri extrémnych hodnotách pH. Toto praktické riešenie sa osvedčilo ako najefektívnejšie v pripade konca kyslej oblasti na stupnici hodnôt pH. V tomto smere bolo s úspechom použitých niekoľko legujúcich prvkov, ako sú napriklad molybdén, nikel, tantal, niób a vzácne kovy. Z tejto skupiny poskytli kovy zo skupiny platinových kovov (PGM) významne najúčinnejšiu ochranu voči korózii. Medzi kovy zo skupiny platinových kovov patrí platina, paládium, ruténium, ródium, iridium a osmium.0004 Túto skutočnosť preukázali Stern a kol. v roku 1959 v publikácii s názvom The influence of Nobel Metal Alloy Additions on the E/ectrochemicaland Corrosion Behavior of Titanium. Títo autori zistili, že už tak malé množstvoako je 0,15 Pd alebo Pt ako legujúcej prísady značne zvýši stabilitu oxidového filmu na titáne a tým aj odolnosť voči korózii v prostredi horúcej redukčnej kyseliny. Vzhľadom na vyššie uvedené, bol titán s kvalitou ASTM grade 7 (Ti-.15 Pd) používaný ako štandardný materiál pre prípady náročných koróznych podmienok, v ktorých inak nelegovaný titán podliehal pôsobeniu korózie. V poslednej dobe bol vyvinutý titán s kvalitou ASTM grade 16 (T i.05 Pd) a titán s kvalitou ASTM grade 26 (Ti-.1 Ru), ktorý bol vyvinutý za účelom náhrady za titán s kvalitou ASTM grade 7 (Ti-.15 Pd), pretože tieto materiály sú ekonomickejšie a poskytujú v podstate rovnakú ochranu proti korózii ako titán s kvalitou ASTM grade 7. Takže je tu tendencia uvažovať o týchto materiáloch ako o ekvivalentných materiáloch, ktoré by bolo možné použit v menej0005 Mechanizmus ochrany poskytovaný prídavkom kovu zo skupiny platinových kovov do titánu spočíva v zvýšenej katodickej depolarizácii. Kovy zo skupiny platinových kovov poskytujú oveľa nižšie vodíkové prepätie v acidíckom prostredi, čím sa zvyšuje kinetika katodickej časti elektrochemickej reakcie. Táto zvýšená kinetika sa prevádza na zmenu strmosti čiastočnej reakcie na katóde, čo vedie kvyššiemu koróznemu potenciálu v prípade titánu. Toto aktívne/pasívne anodické správanie titánu umožňuje malý posun pokial sa týka korózneho potenciálu (polarizácie) vedúci k vyvolaniu veľkej zmeny rýchlosti0006 Predchádzajúce práce týkajúce sa polarizačného správania titánu uskutočnili Stern a Wissenberg v roku 1959. Podľa tejto práce bol titán galvanicky spojený s inými kovmi, pričom boli pozorované účinky na koróznu rýchlosť titánu v prostredi kyseliny sírovej. Títo výskumní pracovníci zistili, že titán spojený s platinou je schopný vykazovať zníženie koróznej rýchlosti až stonásobne, ako je to badať v predmetnom vynáleze. Avšak títo vynálezcovia neaplikovali platinu priamo na titán a tým nedosiahli realizáciu výnimočného prínosu dosiahnuteľného podľa predmetného vynálezu. Na to, aby dosiahli Stern a Wissenberg stonásobne zníženie koróznej rýchlosti, títo vynálezcovia zistili, že povrchová plocha platiny musí byť štvornásobná k ploche titánu. Ich pomer povrchovej plochy Ti/PGM bol teda V Pri pomere povrchovej plochyTi/PGM s hodnotou 35/1 títo autori v skutočnosti nepozorovali žiadny prínos vyplývajúci z tohto spojenia platiny s titánom. Táto skutočnosť je celkom zreteľne nevýhodná pokiaľ sa týka vynaložených nákladov a z tohto dôvodu sa predpokladalo, že vynálezcovia sa budú zaoberať legovaním ako prostriedkom vedúcim k lepšiemu správaniu v prostredí, čo je možné dokumentovat patentom Spojených štátov amerických č. 3,063,835. Podľa predmetného vynálezu, pri ktorom sa používa metóda priamej aplikácie, sa dosiahne stonásobné zníženie koróznej rýchlosti, čo bolo pozorované pri všetkých pomeroch povrchovej plochy Ti/PGM, dokonca aj pri pomeroch tisíckrát väčších ako v prípade Sterna a Wissenberga.0007 Vyššie uvedené znalosti podľa doterajšieho stavu techniky sú síce účinné na dosiahnutie zvýšenej odolnosti titánu voči korózii v náročných koróznych podmienkach, avšak pridávanie legujúcich vzácnych kovov a obzvlášť kovov zo skupiny platinových kovov je mimoriadne drahé, Podstata vynálezu0008 Predmetný vynález, ktorý sa týka priamej aplikácie namiesto legovania, poskytuje riešenie relatívne málo nákladné, ktoré je možné súčasne ľahko využiť v praxi, pričom sa pri tejto priamej aplikácii dosiahne zlepšená odolnosti titánu voči korózii v prostredí s náročnými koróznymi podmienkami, z čoho je zrejmé, že toto riešenie je v tomto ohľade výhodné v porovnaní s doterajším stavom techniky uvedeným vyššie.0009 Podľa predmetného vynálezu bolo zistené, že jednoduchá priama aplikácia malého množstva zliatiny na báze titánu s kovom zo skupiny platinových kovov (PGM) na povrch titánu môže ochrániť povrch titánu na veľkej povrchovej ploche. Táto PGM zliatina nie je legovaná titánom, ale miesto toho je aplikovaná pokovovaním, odporovým zváraním, tavením alebo vylučovanim z pár, čím sa dosiahne priame zachytenie na malej časti povrchu titánového predmetu. Podľa predmetného vynálezu je podstatou riešenie prostredia a predmet podľa nároku 1. Aj keď je možné využiť ľubovoľné praktické metódy na priame zachytenie náplasti alebo aplikácie na titánovýsubstrát, medzi výhodné prakticky využitelné aplikovanie patrí pokovovanie,odporové zváranie, tavenie a vylučovanie z pár. Výhodnou PGM zliatinou je zliatina obsahujúca 1 Pd alebo 1 Pt.Opis výhodných uskutočnení a špecifických príkladov0010 Pri uskutočňovaní experimentálnych prác vedúcich k riešeniu podľa predmetného vynálezu boli vykonané obvyklé testy na koróziu s meniacimi sa pomermi povrchovej plochy, pričom boli dosiahnuté vynikajúce výsledky. Polarizačný účinok (zmena korózneho potenciálu) bol pozorovaný na významnú vzdialenosť. Ako je zrejmé z výsledkov uvedených v tabuľke č. 1 a č. 2,praktické využitie vynálezu je efektívnejšie v porovnani s pripadmi, keď sa testuje bud materiál s kvalitou grade 16 alebo grade 26 vo vriacej HCI na substráte pri pomeroch povrchovej plochy substrátu k aplikácii až tak veľkýchTestovaný materiál Roztok Pomer plochy Maximálna Rýchlosť(za varu) (Ti Gr 2/PGM) vzdialenosť od korózíe PGMA (cm) (in) (mpy)

MPK / Značky

MPK: C23F 13/00, C23C 28/00

Značky: odolnost, korózii, titánový, voči, ktorý, předmět, zlepšenú

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/13-e2925-titanovy-predmet-ktory-ma-zlepsenu-odolnost-voci-korozii.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Titánový predmet, ktorý má zlepšenú odolnosť voči korózii</a>

Podobne patenty