TMT INDUSTRY

TMT INDUSTRY

Inleiding tot chemische eigenschappen van titanium

2023 03/08

Titanium is een zeer corrosiebestendig metaal. De thermodynamische gegevens van titanium laten echter zien dat titanium een ​​zeer thermodynamisch onstabiel metaal is. Als titanium kan worden opgelost om Ti2+te genereren, is het standaard elektrodepotentiaal zeer laag (-1.63V) en is het oppervlak altijd bedekt met een oxidefilm. Op deze manier is het stabiele potentieel van titanium stabiel en positief. Het stabiele potentieel van titanium in zeewater bij 25 ℃ is bijvoorbeeld ongeveer+0,09V. In chemiehandleidingen en schoolboeken kunnen we het standaardelektrodepotentieel krijgen dat overeenkomt met een reeks titaniumelektrode -reacties. Het is de moeite waard erop te wijzen dat deze gegevens in feite niet direct worden gemeten, maar vaak alleen kunnen worden berekend uit thermodynamische gegevens. Bovendien is het, vanwege de verschillende bronnen van gegevens, niet verwonderlijk dat verschillende elektrodenreacties en verschillende gegevens tegelijkertijd kunnen verschijnen.


De elektrodepotentiaalgegevens van de elektrode -reactie van titanium laten zien dat het oppervlak zeer actief is en meestal wordt bedekt met de oxidefilm die op natuurlijke wijze in de lucht is gevormd. Daarom komt de uitstekende corrosieweerstand van titanium voort uit het feit dat er altijd een stabiele, sterke hechting en beschermende oxidefilm op het titaniumoppervlak is. In feite bepaalt de stabiliteit van deze natuurlijke oxidefilm de corrosieweerstand van titanium. Theoretisch moet de P/B -verhouding van de beschermende oxidefilm groter zijn dan 1. Als deze minder dan 1 is, kan de oxidefilm het metaaloppervlak niet volledig bedekken, dus kan het geen beschermende rol spelen. Als de verhouding te groot is, zal de drukspanning in de oxidefilm dienovereenkomstig toenemen, wat gemakkelijk is om de oxidefilm te laten kraken en geen beschermende rol zal spelen. De P/B -verhouding van titanium varieert van 1 tot 2,5 volgens de samenstelling en structuur van de oxidefilm. Vanuit dit basispunt kan de oxidefilm van titanium een ​​betere beschermende prestaties hebben.


Wanneer het oppervlak van titanium wordt blootgesteld aan de atmosfeer of wateroplossing, zal het automatisch onmiddellijk een nieuwe oxidefilm genereren, bijvoorbeeld, bijvoorbeeld de dikte van de oxidefilm is ongeveer 1 2 ~ 1,6 nm en dikker wordt met de tijd, natuurlijk dikker tot 5 NM na 70 dagen en neemt geleidelijk toe tot 8 ~ 9 nm na 545 dagen. De kunstmatig verbeterde oxidatieomstandigheden (zoals verwarming, met behulp van oxidatiemiddel of anodische oxidatie) kunnen de groei van de oxidefilm op het titaniumoppervlak versnellen en een relatief dikke oxidefilm verkrijgen, waardoor de corrosieweerstand van titanium wordt verbeterd. Daarom zal de oxidefilm gevormd door anodische oxidatie en thermische oxidatie de corrosieweerstand van titanium aanzienlijk verbeteren.


De oxidefilm van titanium (inclusief thermische oxidefilm of anodische oxidefilm) is meestal geen enkele structuur en de samenstelling en structuur van het oxide variëren met de vormingsomstandigheden. Over het algemeen kan de interface tussen de oxidefilm en de omgeving TiO2 zijn, terwijl het interface tussen de oxidefilm en het metaal kan worden gedomineerd door TiO2. In het midden kunnen er overgangslagen zijn met verschillende valentietoestanden, zelfs niet-chemische equivalente oxiden, wat betekent dat de oxidefilm van titanium een ​​meerlagige structuur heeft. Wat betreft het vormingsproces van deze oxidefilm, het kan niet eenvoudig worden begrepen als de directe reactie tussen titanium en zuurstof (of zuurstof in de lucht). Veel onderzoekers hebben verschillende mechanismen voorgesteld. De voormalige werknemers van de Sovjet -Unie geloofden dat de hydride eerst werd gegenereerd en vervolgens werd de oxidefilm gevormd op de hydride.