Titan ist ein sehr korrosionsbeständiges Metall. Die thermodynamischen Daten von Titan zeigen jedoch, dass Titan ein sehr instabiles Metall ist. Wenn Titan zu Ti2+ gelöst werden kann, ist sein Standardelektrodenpotential sehr niedrig (-1,63 V), und seine Oberfläche ist immer mit einem Oxidfilm bedeckt....
Titan ist ein sehr korrosionsbeständiges Metall. Die thermodynamischen Daten von Titan zeigen jedoch, dass Titan ein sehr instabiles Metall ist. Wenn Titan zu Ti2+ gelöst werden kann, ist sein Standardelektrodenpotential sehr niedrig (-1,63 V), und seine Oberfläche ist immer mit einem Oxidfilm bedeckt. Auf diese Weise wird das stabile Potenzial von Titan stabil auf einen positiven Wert verzerrt. Zum Beispiel beträgt das stabile Potential von Titan im Meerwasser bei 25 ° C etwa + 0,09 V. In chemischen Handbüchern und Lehrbüchern können wir Standardelektrodenpotentiale erhalten, die einer Reihe von Reaktionen an Titanelektroden entsprechen. Es ist erwähnenswert, dass diese Daten in der Tat nicht direkt gemessen werden, sondern nur aus thermodynamischen Daten berechnet werden können, und aufgrund unterschiedlicher Datenquellen ist es möglicherweise nicht möglich, mehrere verschiedene Elektrodenreaktionen und verschiedene Daten gleichzeitig darzustellen. Seltsam.
Die Elektrodenpotentialdaten der Elektrodenreaktion von Titan zeigen, dass seine Oberfläche sehr aktiv ist und normalerweise immer mit einem Oxidfilm bedeckt ist, der natürlich in der Luft vorkommt. Daher beruht die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit von Titan auf dem Vorhandensein eines stabilen Oxidfilms mit starker Haftung und gutem Schutz auf der Oberfläche von Titan. Tatsächlich bestimmt die Stabilität dieses natürlichen Oxidfilms die Stabilität des Titanoxidfilms. der Korrosionsbeständigkeit. Theoretisch muss das P/B-Verhältnis des schützenden Oxidfilms größer als 1 sein. Wenn es kleiner als 1 ist, kann der Oxidfilm die Metalloberfläche nicht vollständig bedecken, so dass es unmöglich ist, eine schützende Rolle zu spielen. Wenn dieses Verhältnis zu groß ist, erhöht sich die Druckspannung im Oxidfilm entsprechend, was leicht zum Bruch des Oxidfilms führt und keine schützende Rolle spielt. Das P / B-Verhältnis von Titan variiert mit der Zusammensetzung und Struktur des Oxidfilms und liegt zwischen 1 und 2,5. Aus dieser grundlegenden Sicht kann der Oxidfilm von Titan bessere Schutzeigenschaften haben.
Wenn die Oberfläche von Titan der Atmosphäre oder wässrigen Lösung ausgesetzt wird, bildet sich sofort automatisch ein neuer Oxidfilm. Zum Beispiel beträgt die Dicke des Oxidfilms in der Atmosphäre bei Raumtemperatur etwa 1,2-1,6 nm, und es wird mit der Zeit verdicken und wird nach 70 Tagen natürlich zunehmen. Dicke auf 5nm, allmählich erhöht auf 8-9nm nach 545 Tagen. Künstlich verbesserte Oxidationsbedingungen (wie Erhitzen, Verwenden von Oxidationsmitteln oder Eloxieren usw.) können das Wachstum des Oxidfilms auf der Titanoberfläche beschleunigen und einen relativ dicken Oxidfilm erhalten, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von Titan verbessert wird. Daher verbessert der durch anodische Oxidation und thermische Oxidation gebildete Oxidfilm die Korrosionsbeständigkeit von Titan erheblich.
Titanoxidfilm (einschließlich thermischer Oxidfilm oder anodischer Oxidfilm) ist normalerweise keine einzelne Struktur, und die Zusammensetzung und Struktur seines Oxids variieren mit den Bildungsbedingungen. Im Allgemeinen kann die Grenzfläche zwischen dem Oxidfilm und der Umgebung TiO2 sein, aber die Grenzfläche zwischen dem Oxidfilm und dem Metall kann von TiO dominiert werden. In der Mitte kann es Übergangsschichten mit unterschiedlichen Valenzzuständen oder sogar nicht-stöchiometrische Oxide geben, was bedeutet, dass der Titanoxidfilm eine mehrschichtige Struktur aufweist. Was den Prozess der Bildung dieses Oxidfilms betrifft, so kann er nicht einfach als direkte Reaktion zwischen Titan und Sauerstoff (oder Sauerstoff in der Luft) verstanden werden. Viele Forscher haben verschiedene Mechanismen vorgeschlagen. Arbeiter in der ehemaligen Sowjetunion glaubten, dass zuerst Hydride erzeugt wurden und dann ein Oxidfilm auf den Hydriden gebildet wurde.
