Principis de resistència a la corrosió del titani

El titani és un metall molt resistent a la corrosió. Tanmateix, les dades termodinàmiques del titani mostren que el titani és un metall extremadament inestable termodinàmicament. Si el titani es pot dissoldre per formar Ti2+, el seu potencial d'elèctrode estàndard és molt negatiu (-1,63V) i la seva superfície sempre està coberta amb una pel·lícula d'òxid de titani opaca. Això fa que el potencial d'estabilització del titani sigui constantment positiu, per exemple, el potencial d'estabilització del titani a l'aigua de mar a 25 graus és d'aproximadament +0.09V.

Les dades del potencial de reacció de l'elèctrode de titani mostren que la seva superfície és molt activa, normalment coberta amb una capa de pel·lícula d'òxid, que es genera naturalment a l'aire, és aquesta capa d'estabilitat, forta adhesió, pel·lícula d'òxid protectora, determina l'excel·lent resistència a la corrosió de titani. Teòricament, la relació Pilling/Bedworth de la pel·lícula d'òxid protectora ha de ser superior a 1. Si la relació és inferior a 1, la pel·lícula d'òxid no pot cobrir completament la superfície metàl·lica i no té un paper protector. Si aquesta relació és massa gran, l'estrès de pressió a la pel·lícula d'òxid augmenta en conseqüència, provocant fàcilment la ruptura de la pel·lícula d'òxid i tampoc no pot tenir un paper protector. Relació P / B de titani amb la composició de la pel·lícula d'òxid i l'estructura de diferents, entre 1 ~ 2,5.

L'exposició de la superfície de titani a l'atmosfera o una solució aquosa, genera immediatament una nova pel·lícula d'òxid, per exemple, a temperatura ambient a l'atmosfera, un gruix de pel·lícula d'òxid d'uns 1,2 ~ 1,6 nm, i amb l'extensió del temps i l'engrossiment, 70 dies després de la engrossiment natural de 5 nm, 545 dies després de l'augment gradual de 8 ~ 9 nm. Enfortir artificialment les condicions d'oxidació (com ara escalfament, agent oxidant o oxidació anòdica, etc.) pot accelerar el creixement de la superfície de la pel·lícula d'òxid i obtenir una pel·lícula d'òxid més gruixuda. Creix i aconsegueix una pel·lícula d'òxid més gruixuda, millorant així la resistència a la corrosió del titani. Per tant, l'oxidació anòdica i l'oxidació tèrmica de la pel·lícula d'òxid generada milloraran significativament la resistència a la corrosió del titani.

La pel·lícula d'òxid de titani (inclosa la pel·lícula d'oxidació tèrmica o la pel·lícula d'oxidació anòdica) no sol ser una estructura única, la composició i l'estructura de l'òxid amb la generació de condicions i canvis. En general, el TiO2 pot estar present a la interfície entre la pel·lícula d'òxid i el medi ambient, mentre que el TiO pot dominar a la interfície entre la pel·lícula d'òxid i el metall. Entremig, pot haver-hi capes de transició amb diferents estats de valència, o fins i tot òxids equivalents no químics, la qual cosa significa que la pel·lícula d'òxid de titani té una estructura multicapa. Pel que fa al procés de generació d'aquesta pel·lícula d'òxid, no es pot entendre simplement com a resultat de la reacció directa entre el titani i l'oxigen.