Princípios de resistência à corrosão do titânio

O titânio é um metal muito resistente à corrosão. No entanto, os dados termodinâmicos do titânio mostram que o titânio é um metal extremamente instável termodinamicamente. Se o titânio puder ser dissolvido para formar Ti2+, seu potencial de eletrodo padrão é muito negativo (-10,63V) e sua superfície é sempre coberta por uma película fosca de óxido de titânio. Isto torna o potencial de estabilização do titânio constantemente positivo, por exemplo, o potencial de estabilização do titânio na água do mar a 25 graus é de cerca de +0,09V.

Os dados do potencial de reação do eletrodo de titânio mostram que sua superfície é muito ativa, geralmente coberta por uma camada de filme de óxido, que é gerada naturalmente no ar, é esta camada de estabilidade, forte adesão, filme protetor de óxido, determina a excelente resistência à corrosão de titânio. Teoricamente, a relação Pilling/Bedworth da película protetora de óxido deve ser maior que 1. Se a razão for menor que 1, a película de óxido não pode cobrir completamente a superfície do metal e não desempenha um papel protetor. Se esta proporção for muito grande, a tensão de pressão no filme de óxido aumenta proporcionalmente, causando facilmente a ruptura do filme de óxido e também não pode desempenhar um papel protetor. A relação P/B do titânio com a composição do filme de óxido e a estrutura são diferentes, entre 1 ~ 2,5.

A exposição da superfície do titânio na atmosfera ou solução aquosa gera imediatamente um novo filme de óxido, por exemplo, à temperatura ambiente na atmosfera com espessura de filme de óxido de cerca de 1,2 ~ 1,6 nm, e com a extensão do tempo e espessamento, 70 dias após o espessamento natural de 5nm, 545 dias após o aumento gradual de 8 ~ 9nm. fortalecer artificialmente as condições de oxidação (como aquecimento, agente oxidante ou oxidação anódica, etc.) pode acelerar o crescimento da superfície do filme de óxido e obter um filme de óxido mais espesso. Cresça e obtenha uma película de óxido mais espessa, melhorando assim a resistência à corrosão do titânio. Portanto, a oxidação anódica e a oxidação térmica do filme de óxido gerado melhorarão significativamente a resistência à corrosão do titânio.

O filme de óxido de titânio (incluindo filme de oxidação térmica ou filme de oxidação anódica) geralmente não é uma estrutura única, a composição e estrutura do óxido com a geração de condições e mudanças. Em geral, o TiO2 pode estar presente na interface entre o filme de óxido e o ambiente, enquanto o TiO pode dominar na interface entre o filme de óxido e o metal. No meio, podem existir camadas de transição com diferentes estados de valência, ou mesmo óxidos não equivalentes químicos, o que significa que o filme de óxido de titânio possui uma estrutura multicamadas. Quanto ao processo de geração deste filme de óxido, ele não pode ser entendido simplesmente como resultado da reação direta entre o titânio e o oxigênio.