钛的耐腐蚀性能原理是什么？ |
作者：本站 发布时间：2023-12-09 浏览：191次 |
| 钛是一个非常耐腐蚀的金属。然而钛的热力学数据表明，钛属于热力学极不稳定的金属。如果钛能够溶解生成Ti2+的话，其标准电极电位很负（-1.63V），其表面总是覆盖一层钝钛的氧化膜。这样就使钛的稳定电位稳定地偏向正值，例如钛在25℃的海水中稳定电位约为＋0.09V。 钛的电极反应的电位数据表明，其表面十分活泼，通常覆盖着一层氧化膜，这层膜是在空气中自然生成的，正是这层稳定、附着性强、保护性强的氧化膜，决定了钛的优异的耐腐蚀性能。理论上讲，具有保护性的氧化膜的Pilling／Bedworth 比值必须大于1。如果小于1则氧化膜不能完全覆盖金属表面，起不到保护作用。如果这个比值太大，则氧化膜内的压应力相应增大，容易引起氧化膜的破裂，也起不到保护作用。钛的P／B比值随着氧化膜的成分和结构不同，处于1～2.5之间。 钛的表面暴露在大气或者水溶液中，立即会生成新的氧化膜，例如在室温大气中氧化膜厚度约为1.2～1.6nm，并随时间的延长而增厚，70天之后自然增厚到5nm，545天以后逐渐增加到8～9nm。人为强化氧化条件（例如加热、采用氧化剂或阳极氧化等）可以加速表面氧化膜的生长并得到较厚的氧化膜，从而提高钛的耐腐蚀性能。因此，阳极氧化及热氧化生成的氧化膜，都会明显提高钛的耐腐蚀性。 钛的氧化膜（包括热氧化膜或阳极氧化膜）通常不是单一的结构，其氧化物的成分和结构随生成条件而变化。一般情形下，在氧化膜与环境的界面可能是TiO2，然而在氧化膜与金属界面可能以TiO为主。中间可能存在不同价态的过渡层，甚至是非化学当量的氧化物，这就表示钛的氧化膜存在着多层结构。至于这层氧化膜生成的过程，也不能简单地理解为钛与氧直接反应的结果。 |
