Хімічні властивості титанових стрижнів і титанових електродів
Титан є дуже стійким до корозії металом. Термодинамічні дані для титану вказують на те, що титан є надзвичайно термодинамічно нестійким металом. Якщо титан може розчинятися з утворенням Ti2, його стандартний електродний потенціал буде дуже негативним (-1,63 В), а його поверхня завжди буде покрита плівкою пасивованого оксиду. Це призводить до того, що стабільний потенціал титану постійно зміщується в бік позитивних значень. Наприклад, стабільний потенціал титану в морській воді при 25 градусах становить приблизно 0,09 В. У довідниках і підручниках з хімії можна отримати ряд стандартних електродних потенціалів, що відповідають реакціям на титановому електроді. Варто зазначити, що насправді ці дані не вимірюються безпосередньо, а часто можуть бути обчислені лише на основі термодинамічних даних. Крім того, через різні джерела даних одночасно можуть бути представлені кілька різних електродних реакцій, що призводить до різних даних. Дивно.
Дані електродного потенціалу для реакцій на титановому електроді показують, що його поверхня дуже активна і зазвичай завжди покрита оксидною плівкою, яка природно зустрічається в повітрі. Таким чином, чудова корозійна стійкість титану пояснюється тим фактом, що на поверхні титану завжди є стійка оксидна плівка з високим адгезивом і захисна плівка. Фактично, стабільність цієї природної оксидної плівки визначає стабільність титану. Стійкість до корозії, включаючи титанові стрижні та титанові сплави, титанові дроти, титанові пластини тощо, мають високу корозійну стійкість. Звичайно, стійкість до корозії у кожної марки різна. Ми згадували про це в попередньому матеріалі на веб-сайті. Гаразд, я не буду багато говорити сьогодні. Теоретично співвідношення P/B захисної оксидної плівки має бути більше 1. Якщо воно менше 1, оксидна плівка не може повністю покрити поверхню металу та захистити її. Якщо це співвідношення занадто велике, напруга стиску в оксидній плівці відповідно збільшиться, що може легко призвести до розриву оксидної плівки та втрати її захисного ефекту. Співвідношення P/B титану змінюється залежно від складу та структури оксидної плівки в діапазоні від 1 до 2,5. З цієї базової точки аналізу плівка оксиду титану може мати відносно хороші захисні характеристики.
Коли поверхня титану піддається впливу атмосфери або водного розчину, одразу автоматично утворюється нова оксидна плівка. Наприклад, товщина атмосферної оксидної плівки при кімнатній температурі становить 1,2~1,6 нм, і вона потовщується з часом, і природно потовщується до 5 нм через 70 днів. Через 545 днів він поступово збільшився до 8~9 нм. Штучне посилення умов окислення (наприклад, нагрівання, використання окислювачів або анодування тощо) може прискорити ріст поверхневої оксидної плівки та отримати більш товсту оксидну плівку, таким чином покращуючи корозійну стійкість титану. Таким чином, оксидна плівка, отримана шляхом анодування та термічного окислення, значно покращить корозійну стійкість титану. Тепер наші клієнти використовують наші титанові стрижні та дроти для виготовлення багатьох подібних продуктів, що свідчить про те, що це здійсненний метод.
Оксидна плівка титану (включаючи плівку термічного окислення або анодну оксидну плівку) зазвичай не є єдиною структурою, а склад і структура його оксиду змінюються з умовами формування. Як правило, межею розділу між оксидною плівкою та навколишнім середовищем може бути TiO2, але на межі розділу між оксидною плівкою та металом може переважати TiO. Тобто за звичайних обставин поверхня титанових стрижнів, які ми виробляємо, є TiO2, а поверхня між металом і оксидною плівкою – TiO. Звичайно, це включає титанові пластини та поковки з титанового сплаву, а поверхня стрижнів із титанового сплаву є більш складною. Але будь то стрижні з чистого титану, стрижні з титанового сплаву або дроти з титанового сплаву, в середині є перехідні шари з різними валентними станами та навіть нестехіометричні оксиди. Це означає, що оксидна плівка титанового матеріалу має багатошарову структуру. Що стосується процесу утворення цієї оксидної плівки, то його не можна розуміти просто як пряму реакцію між титаном і киснем (або киснем у повітрі). Багато дослідників пропонували різні механізми. Працівники колишнього Радянського Союзу вважали, що спочатку утворився гідрид, а потім на гідриді утворилася пасивуюча оксидна плівка.
