氢碘酸对Ti-Al金属间化合物多孔材料的耐腐蚀性能研究

王蓁

（新疆有色金属研究所 乌鲁木齐 830000）

目前广泛用于工业生产的无机过滤材料主要有陶瓷和普通金属两大类，其中陶瓷材料具有优良的高温抗氧化性能和高温强度等优点，但陶瓷有脆性大、弹性小、抗碱腐蚀性能差、加工难度大及陶瓷膜不易组装等缺点[1-4]；金属过滤材料具有较高的强度，并具有反冲再生能力，但其抗腐蚀性能差，高温抗氧化能力不足，难以制备成微滤级多孔体[5]。所谓金属间化合物，是指金属和金属之间，或类金属和金属原子之间主要以共价键形式结合生成的化合物，其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。在Ti-Al金属间化合物中，Ti、Al元素大部分以共价键、少部分以金属键相结合，因而Ti-Al金属间化合物兼有陶瓷和金属共同的优点，表现出优异的物料性、力学性能、优良的高温抗氧化性[6]，而且Ti、Al元素粉末在反应烧结时因为Kirkendall效应容易产生蜂窝状孔隙[7]，因此这种金属间化合物是一种潜在的优良过滤材料。但是该类材料在酸工业生产中是否能够抵抗强酸的耐腐蚀性能未见报道。

氢碘酸是一种腐蚀性很强的强酸。本文用我所自制的氢碘酸对国内某厂家提供的Ti-Al多孔中间化合物样品进行耐腐蚀试验：将该材料浸泡在氢碘酸溶液中，比较其在不同浸泡时间条件下的失重率，同时研究溶液中Ti、Al杂质含量的变化趋势，从而考察该多孔材料作为过滤用工艺设备材料的适用性。

1 实验方法

⑴ 设置4组平行试验，按照块状Ti-Al化合物样品与氢碘酸（AR，55%，新疆有色金属研究所）的质量比=1∶30的比例浸泡，在第5天、第10天、第15天、第20天分别取出其中一个样品洗净、烘干、称重，比较样品片的质量变化。

⑵ 化验未经浸泡的氢碘酸（第0天）及浸泡第5天、第10天、第15天、第20天后氢碘酸溶液中Ti、Al杂质含量，比较其含量变化。在浸泡过程中溶液密封避光保存。

2 结果与讨论

实验比较4组Ti-Al多孔金属中间化合物样品片在氢碘酸溶液中浸泡不同时间后，样品的质量变化情况，以及酸溶液中Ti、Al杂质含量的变化趋势，从而分析该类材料在酸液中的耐腐蚀程度。

实验⑴比较4组Ti-Al多孔金属中间化合物样品片在氢碘酸溶液中浸泡不同时间后，样品的质量变化，从而分析该类材料在酸液中的耐腐蚀程度。实验中，4个样品片投入4组氢碘酸溶液时均能听到样品与溶液发生反应时短暂的“咝”声，试验结束后澄清溶液均出现少量絮状物。

样品浸泡5天、10天、15天、20天后，失重率分别为0.40%、0.44%、0.44%、0.45%（表1），结合图1样品在不同浸泡时间内失重的变化趋势，样品浸泡前5天失重变化较明显，10天以后物质的质量基本无变化。推测将金属中间化合物样品投入氢碘酸的初期，样品与氢碘酸发生化学反应导致样品质量有一定损失，之后氢碘酸在样品表面形成钝化膜，使得样品失重率明显降低，质量损失不明显。

表1 浸泡时间与Ti-Al样品失重的关系表

图1 Ti-Al样品随浸泡时间失重变化趋势

实验⑵中，化验4组实验中浸泡不同天数后氢碘酸溶液中Ti、Al杂质含量，比较其含量变化,氢碘酸中Ti、Al化验数据见表2。

表2 溶液中Ti、Al杂质含量随浸泡时间的变化

图2 浸泡前后溶液中Ti、Al杂质含量的变化趋势

图2中Ti、Al含量的变化趋势同样可以证实实验⑴中金属间化合物样品失重趋势的原因，即样品与酸接触初期，在样品表面形成了钝化膜，致使后期样品受强酸的腐蚀影响程度降低。

3 结论

本文考查了Ti、Al金属间化合物样品在氢碘酸中的腐蚀情况。在酸溶液中浸泡接触初期样品失重较明显，酸溶液中的Ti、Al含量也明显上升；延长浸泡时间后，样品质量不再发生明显变化，酸溶液中的Ti、Al含量也不再明显上升，推测与酸接触初期，在样品表面形成钝化膜，反而提高了样品的耐腐蚀能力。实验结果说明，在采用该类Ti-Al金属间化合物材料作为制备氢碘酸等腐蚀性强酸的过滤材料时，可以先进行预处理使得过滤材料表面形成钝化膜，降低酸对材料的腐蚀性，使该类过滤材料能够满足工业生产。

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