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钛的电极反应化学性能介绍

来源:钛合金,钛棒,钛板,钛设备,钛管,钛丝 发布时间:2014-8-8 10:32:51
在化学手册和教科书中,我们可以得到相应于一系列钛电极反应的标准电极电位。值得指出的是,实际上这些数据并不是直接测定的,而往往只能是从热力学数据计算得到的,而且由于数据来源的不同,可能同时表示几个不同的电极反应和出现不同的数据也是不奇怪的。钛是一种非常耐腐蚀的金属。然而钛的热力学数据表明,钛属于热力学极不稳定的金属。如果钛能够溶解生成Ti2的话,其标准电极电位很低(一1.63V),其表面总是覆盖一层氧化膜。这样使钛的稳定电位稳定地偏向正值,例如钛在251的海水中稳定电位约为0.09V。

的电极反应的电极电位数据表明其表面十分活泼,通常总是覆盖着在空气中自然生成的氧化膜。因此钛的优异的耐腐蚀性,源于钛表面总是会存在一层稳定的、附着性强的、保护性特别好的氧化膜,实际上就是这一层自然氧化膜的稳定性决定了钛的耐腐蚀性。理论上讲,具有保护性的氧化膜的P/B比值必须大于1,如果小于1则氧化膜不能完全覆盖金属表面,因此不可能起到保护作用。如果这个比值太大,则氧化膜内的压应力相应增大,容易引起氧化膜的破裂,也起不到保护作用。钛的P/B比值随着氧化膜的成分和结构不同,处于1-2.5之间,从这个基本点分析,钛的氧化膜可以具有比较好的保护性能。

钛的氧化膜(包括热氧化膜或阳极氧化膜)通常不是一种单一的结构,其氧化物的成分和结构随生成条件而变化。一般情形下,在氧化膜与环境的界面可能是Ti02,然而在氧化膜与金属的界面可能以TiO为主。而中间可能存在不同价态的过渡层,甚至是非化学当量的氧化物,这就表示钛的氧化膜存在着多层结构。至于这层氧化膜生成的过程,也不能简单地理解为钛与氧(或空气中的氧)直接反应而成。许多研究者提出过各种不同的机理,前苏联的工作者认为首先生成氢化物,然后在氢化物上再形成氧化膜。

钛的表面暴露在大气或者水溶液中,立即会自动生成新的氧化膜,例如在室温大气中氧化膜厚度约为1。2-1。6mn,并随时间的延长而增厚,70天之后自然增厚到5nm,545天以后逐渐增加到8-9nm。人为强化氧化条件(例如加热、采用氧化剂或阳极氧化等)可以加速钛表面氧化膜的生长并且得到比较厚的氧化膜,从而提髙钛的耐腐蚀性。因此阳极氧化及热氧化生成的氧化膜,都会明显提高钛的耐腐蚀性。
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