Chemické vlastnosti titanových materiálů, jako je titanová tyč a titanový drát

Mar 26, 2022 Zanechat vzkaz

Titan je velmi odolný proti korozi-kov. Termodynamická data titanu ukazují, že titan patří ke kovu s extrémně nestabilní termodynamikou. Pokud se titan může rozpustit za vzniku Ti2 +, jeho standardní elektrodový potenciál je velmi negativní (- 1.63v) a jeho povrch je vždy pokryt pasivním oxidovým filmem. Tímto způsobem je stabilní potenciál titanu stabilně vychýlen do kladné hodnoty. Například stabilní potenciál titanu v mořské vodě při 25 stupních je asi + 0.09v. V chemických příručkách a učebnicích lze získat standardní elektrodové potenciály odpovídající řadě reakcí titanové elektrody. Stojí za zmínku, že ve skutečnosti tato data nejsou přímo měřena, ale často je lze vypočítat pouze z termodynamických dat. Navíc vzhledem k různým zdrojům dat není překvapivé, že mohou být prezentována různá data pro několik různých elektrodových reakcí současně.

 

Údaje elektrodového potenciálu reakce titanové elektrody ukazují, že její povrch je velmi aktivní a je obvykle pokryt oxidovým filmem, který se přirozeně tvoří na vzduchu. Vynikající odolnost titanu proti korozi proto vychází z toho, že na povrchu titanu je vždy stabilní, silná adheze a zvláště dobrý ochranný oxidový film. Stabilita tohoto filmu přírodního oxidu ve skutečnosti určuje odolnost titanu proti korozi, včetně titanové tyče, titanového drátu a titanové desky z titanu a titanové slitiny. Teoreticky musí být poměr P/B ochranného oxidového filmu větší než 1. Pokud je menší než 1, oxidový film nemůže zcela pokrýt kovový povrch, takže není možné hrát ochrannou roli. Pokud je tento poměr příliš velký, zvyšuje se odpovídajícím způsobem tlakové napětí v oxidovém filmu, což snadno způsobí prasknutí oxidového filmu a nemůže hrát ochrannou roli. Poměr P/B titanu se pohybuje od 1 do 2,5 podle složení a struktury oxidového filmu. Z tohoto základního bodu může mít oxidový film titanu lepší ochranný výkon.

 

Když je povrch titanu vystaven atmosféře nebo vodnému roztoku, okamžitě se automaticky vytvoří nový oxidový film. Například tloušťka oxidového filmu v atmosféře při pokojové teplotě je 1,2 ~ 1,6 nm a s prodlužujícím se časem houstne. Přirozeně houstne na 5 nm po 70 dnech a postupně se zvyšuje na 8 ~ 9 nm po 545 dnech. Uměle zesílené oxidační podmínky (jako je zahřívání, oxidační činidlo nebo anodická oxidace) mohou urychlit růst povrchového oxidového filmu a získat relativně silný oxidový film, aby se zlepšila odolnost titanu proti korozi. Proto oxidový film vytvořený anodickou oxidací a tepelnou oxidací výrazně zlepší odolnost titanu proti korozi. Nyní naši zákazníci vyrobili mnoho podobných výrobků s naší titanovou tyčí a titanovým drátem, což ukazuje, že je to proveditelná cesta.

 

Oxidový film titanu (včetně tepelného oxidového filmu nebo filmu anodického oxidu) obvykle není jedinou strukturou a složení a struktura jeho oxidu se mění s podmínkami tvorby. Obecně to může být TiO2 na rozhraní mezi oxidovým filmem a prostředím, ale může to být hlavně TiO2 na rozhraní mezi oxidovým filmem a kovem. Jinými slovy, největší povrch titanové tyče, kterou vyrábíme, je obecně TiO2 a rozhraní mezi kovem a oxidovým filmem je TiO2. Samozřejmostí je titanový drát, titanový plát a titanové výkovky. Povrch tyče z titanové slitiny je složitější. Ať už se však jedná o tyč z čistého titanu, tyč z titanové slitiny nebo drát ze slitiny titanu, existují přechodové vrstvy s různými valenčními stavy nebo dokonce uprostřed nechemicky ekvivalentní oxidy, což naznačuje, že oxidový film titanového materiálu má vícevrstvou strukturu. Pokud jde o proces tvorby tohoto oxidového filmu, nelze jej jednoduše chápat jako přímou reakci mezi titanem a kyslíkem (nebo kyslíkem ve vzduchu). Mnoho výzkumníků navrhlo různé mechanismy. Pracovníci v bývalém Sovětském svazu věří, že nejprve vzniká hydrid a poté se na hydridu vytvoří pasivní oxidový film.