Введение в химические свойства титана

Титан-очень устойчивый к коррозии метал. Однако термодинамические данные титана показывают, что титан является очень термодинамическим нестабильным металлом. Если титан может быть растворен для генерации Ti2+, его стандартный потенциал электрода очень низкий (-1,63 В), а его поверхность всегда покрыта оксидной пленкой. Таким образом, стабильный потенциал титана является стабильным и положительным. Например, стабильный потенциал титана в морской воде при 25 ℃ составляет около+0,09 В. В руководствах по химии и учебникам мы можем получить стандартный потенциал электрода, соответствующий серии реакций титанового электрода. Стоит отметить, что на самом деле эти данные не измеряются напрямую, но часто можно рассчитать только по термодинамическим данным. Более того, из -за различных источников данных неудивительно, что несколько различных реакций электродов и разных данных могут появляться одновременно.

Данные потенциала электрода электродной реакции титана показывают, что его поверхность очень активна и обычно покрыта оксидной пленкой, естественной образованной в воздухе. Следовательно, превосходная коррозионная стойкость титана проистекает из того факта, что на титановой поверхности всегда существует стабильная, сильная адгезия и защитная оксидная пленка. Фактически, стабильность этой естественной оксидной пленки определяет коррозионную устойчивость титана. Теоретически, соотношение P/B защитной оксидной пленки должно быть больше 1. Если оно меньше 1, оксидная пленка не может полностью покрыть поверхность металла, поэтому она не может сыграть защитную роль. Если соотношение слишком велико, сжимающее напряжение в оксидной пленке будет соответственно увеличиваться, что легко заставлять оксидную пленку и не будет играть защитную роль. Отношение P/B титана варьируется от 1 до 2,5 в соответствии с композицией и структурой оксидной пленки. С этого основного момента оксидная пленка титана может иметь лучшую защитную производительность.

Когда поверхность титана подвергается воздействию атмосферы или водного раствора, она автоматически генерирует новую оксидную пленку, например, толщина оксидной пленки составляет около 1 2 ~ 1,6 нм и сгущается со временем, естественно утолщается до 5 NM через 70 дней и постепенно увеличивается до 8 ~ 9 нм через 545 дней. Искусственно усиленные условия окисления (такие как нагревание, использование окислителя или анодного окисления) могут ускорить рост оксидной пленки на поверхности титана и получить относительно толстую оксидную пленку, тем самым повышая устойчивость к коррозии титана. Следовательно, оксидная пленка, образованная анодным окислением и термическим окислением, значительно улучшит коррозионную устойчивость титана.

Оксидная пленка титана (включая термо оксидную пленку или анодическую оксидную пленку), как правило, не является ни одной структурой, а состав и структура его оксида варьируются в зависимости от условий образования. Как правило, граница между оксидной пленкой и окружающей средой может быть TIO2, в то время как в интерфейсе между оксидной пленкой и металлом доминирует TIO2. В середине могут быть переходные слои с различными валентными состояниями, даже нехимические эквивалентные оксиды, что означает, что оксидная пленка титана имеет многослойную структуру. Что касается процесса образования этой оксидной пленки, ее нельзя просто понимать как прямая реакция между титаном и кислородом (или кислородом в воздухе). Многие исследователи предложили различные механизмы. Бывшие работники Советского Союза полагали, что гидрид был впервые получен, а затем оксидная пленка была сформирована на гидриде.