Principi di resistenza alla corrosione del titanio

Il titanio è un metallo molto resistente alla corrosione. Tuttavia, i dati termodinamici del titanio mostrano che il titanio è un metallo estremamente termodinamicamente instabile. Se il titanio può essere sciolto per formare Ti2+, il suo potenziale di elettrodo standard è molto negativo (-1,63 V) e la sua superficie è sempre ricoperta da una pellicola opaca di ossido di titanio. Ciò rende il potenziale stabilizzante del titanio costantemente positivo, ad esempio, il potenziale stabilizzante del titanio nell'acqua di mare a 25 gradi è di circa +0.09V.

I dati sul potenziale di reazione dell'elettrodo di titanio mostrano che la sua superficie è molto attiva, solitamente ricoperta da uno strato di pellicola di ossido, che si genera naturalmente nell'aria, è questo strato di stabilità, forte adesione, pellicola protettiva di ossido, che determina l'eccellente resistenza alla corrosione di titanio. Teoricamente, il rapporto Pilling/Bedworth della pellicola protettiva di ossido deve essere maggiore di 1. Se il rapporto è inferiore a 1, la pellicola di ossido non può coprire completamente la superficie metallica e non svolge un ruolo protettivo. Se questo rapporto è troppo grande, la sollecitazione di pressione nella pellicola di ossido aumenta di conseguenza, provocando facilmente la rottura della pellicola di ossido e inoltre non può svolgere un ruolo protettivo. Il rapporto P/B del titanio con la composizione del film di ossido e la struttura è diverso, tra 1 ~ 2,5.

L'esposizione della superficie del titanio nell'atmosfera o in una soluzione acquosa genera immediatamente una nuova pellicola di ossido, ad esempio a temperatura ambiente nello spessore della pellicola di ossido dell'atmosfera di circa 1,2 ~ 1,6 nm e con l'estensione del tempo e l'ispessimento, 70 giorni dopo la ispessimento naturale di 5 nm, 545 giorni dopo l'aumento graduale di 8 ~ 9 nm. rafforzare artificialmente le condizioni di ossidazione (come riscaldamento, agente ossidante o ossidazione anodica, ecc.) può accelerare la crescita della superficie del film di ossido e ottenere un film di ossido più spesso. Cresce e ottiene una pellicola di ossido più spessa, migliorando così la resistenza alla corrosione del titanio. Pertanto, l'ossidazione anodica e l'ossidazione termica della pellicola di ossido generata miglioreranno significativamente la resistenza alla corrosione del titanio.

La pellicola di ossido di titanio (inclusa la pellicola di ossidazione termica o la pellicola di ossidazione anodica) solitamente non è una struttura unica, la composizione e la struttura dell'ossido con la generazione di condizioni e cambiamenti. In generale, TiO2 può essere presente all’interfaccia tra la pellicola di ossido e l’ambiente, mentre TiO può dominare all’interfaccia tra la pellicola di ossido e il metallo. Nel mezzo possono esserci strati di transizione con diversi stati di valenza, o anche ossidi equivalenti non chimici, il che significa che la pellicola di ossido di titanio ha una struttura multistrato. Per quanto riguarda il processo di generazione di questo film di ossido, non può essere semplicemente inteso come il risultato della reazione diretta tra titanio e ossigeno.