Principer för korrosionsbeständighet hos titan

Titan är en mycket korrosionsbeständig metall. De termodynamiska data för titan visar dock att titan är en extremt termodynamiskt instabil metall. Om titan kan lösas för att bilda Ti2+ är dess standardelektrodpotential mycket negativ (-1.63V), och dess yta är alltid täckt med en matt titanoxidfilm. Detta gör titanets stabiliseringspotential stadigt positiv, t.ex. är stabiliseringspotentialen för titan i havsvatten vid 25 grader cirka +0.09V.

Titanelektrodreaktionspotentialdata visar att dess yta är mycket aktiv, vanligtvis täckt med ett lager av oxidfilm, som genereras naturligt i luften, det är detta lager av stabilitet, stark vidhäftning, skyddande oxidfilm, som bestämmer den utmärkta korrosionsbeständigheten hos titan. Teoretiskt sett måste förhållandet Pilling/Bedworth för den skyddande oxidfilmen vara större än 1. Om förhållandet är mindre än 1 kan oxidfilmen inte helt täcka metallytan och spelar ingen skyddande roll. Om detta förhållande är för stort ökar tryckspänningen i oxidfilmen i enlighet därmed, vilket lätt orsakar bristning av oxidfilmen och kan inte heller spela en skyddande roll. Titan P / B-förhållande med sammansättningen av oxidfilmen och strukturen av olika, mellan 1 ~ 2,5.

Exponering av titanyta i atmosfären eller vattenlösning genererar omedelbart en ny oxidfilm, till exempel vid rumstemperatur i atmosfären oxidfilmtjocklek på cirka 1,2 ~ 1,6 nm, och med förlängning av tiden och förtjockning, 70 dagar efter naturlig förtjockning av 5nm, 545 dagar efter den gradvisa ökningen av 8 ~ 9nm. artificiellt stärka oxidationsförhållandena (såsom uppvärmning, oxidationsmedel eller anodisk oxidation, etc.) kan påskynda ytan av oxidfilmens tillväxt och få en tjockare oxidfilm. Tillväxt och få tjockare oxidfilm, förbättrar därmed korrosionsbeständigheten hos titan. Därför kommer anodoxidation och termisk oxidation av den genererade oxidfilmen att avsevärt förbättra korrosionsbeständigheten hos titan.

Titanoxidfilm (inklusive termisk oxidationsfilm eller anodoxidationsfilm) är vanligtvis inte en enda struktur, sammansättningen och strukturen av oxiden med generering av förhållanden och förändringar. I allmänhet kan TiO2 finnas i gränsytan mellan oxidfilmen och omgivningen, medan TiO kan dominera vid gränsytan mellan oxidfilmen och metallen. Däremellan kan det finnas övergångsskikt med olika valenstillstånd, eller till och med icke-kemiska ekvivalenta oxider, vilket gör att oxidfilmen av titan har en flerskiktsstruktur. När det gäller processen att generera denna oxidfilm kan den inte enkelt förstås som ett resultat av den direkta reaktionen mellan titan och syre.