Titano atsparumo korozijai principai

Titanas yra labai atsparus korozijai metalas. Tačiau titano termodinaminiai duomenys rodo, kad titanas yra ypač termodinamiškai nestabilus metalas. Jei titaną galima ištirpinti, kad susidarytų Ti2+, jo standartinis elektrodo potencialas yra labai neigiamas (-1,63 V), o jo paviršius visada padengtas blankia titano oksido plėvele. Dėl to titano stabilizavimo potencialas yra nuolat teigiamas, pvz., titano stabilizavimo potencialas jūros vandenyje 25 laipsnių temperatūroje yra apie +0,09 V.

Titano elektrodo reakcijos potencialo duomenys rodo, kad jo paviršius yra labai aktyvus, dažniausiai padengtas oksido plėvelės sluoksniu, kuris natūraliai susidaro ore, būtent šis stabilumo sluoksnis, stiprus sukibimas, apsauginė oksido plėvelė, lemia puikų atsparumą korozijai. titano. Teoriškai apsauginės oksido plėvelės Pilling/Bedworth santykis turi būti didesnis nei 1. Jei santykis mažesnis nei 1, oksido plėvelė negali visiškai uždengti metalo paviršiaus ir nevaidina apsauginio vaidmens. Jei šis santykis yra per didelis, oksido plėvelės slėgio įtempis atitinkamai padidėja, lengvai sukeldamas oksido plėvelės plyšimą ir taip pat negali atlikti apsauginio vaidmens. Titano P / B santykis su oksido plėvelės sudėtimi ir skirtinga struktūra yra nuo 1 iki 2,5.

Patekus į titano paviršių atmosferoje arba vandeniniame tirpale, nedelsiant susidaro nauja oksido plėvelė, pavyzdžiui, kambario temperatūroje atmosferoje oksido plėvelės storis yra apie 1,2–1,6 nm, o pailgėjus laikui ir sutirštėjus, praėjus 70 dienų po natūralus 5 nm sustorėjimas, praėjus 545 dienoms po laipsniško 8–9 nm padidėjimo. Dirbtinai sustiprinus oksidacijos sąlygas (pvz., kaitinant, oksiduojant arba naudojant anodinę oksidaciją ir pan.), galima pagreitinti oksido plėvelės paviršiaus augimą ir gauti storesnę oksido plėvelę. Augti ir gauti storesnę oksido plėvelę, taip pagerinant titano atsparumą korozijai. Todėl susidariusios oksido plėvelės anodinė oksidacija ir terminis oksidavimas žymiai pagerins titano atsparumą korozijai.

Titano oksido plėvelė (įskaitant terminės oksidacijos plėvelę arba anodinės oksidacijos plėvelę) paprastai nėra viena struktūra, oksido sudėtis ir struktūra, kuriant sąlygas ir pokyčius. Paprastai TiO2 gali būti oksido plėvelės ir aplinkos sąsajoje, o TiO gali dominuoti oksido plėvelės ir metalo sąsajoje. Tarp jų gali būti pereinamųjų sluoksnių su skirtingomis valentingomis būsenomis arba net ne cheminiais ekvivalentais oksidais, o tai reiškia, kad titano oksido plėvelė turi daugiasluoksnę struktūrą. Kalbant apie šios oksido plėvelės susidarymo procesą, tai negali būti tiesiog suprantama kaip tiesioginės titano ir deguonies reakcijos rezultatas.