Prinsip ketahanan korosi titanium

Titanium adalah logam yang sangat tahan korosi. Namun, data termodinamika titanium menunjukkan bahwa titanium adalah logam yang sangat tidak stabil secara termodinamika. Jika titanium dapat dilarutkan untuk membentuk Ti2+, potensial elektroda standarnya sangat negatif (-10,63V), dan permukaannya selalu ditutupi lapisan titanium oksida kusam. Hal ini membuat potensi stabilisasi titanium tetap positif, misalnya potensi stabilisasi titanium dalam air laut pada suhu 25 derajat adalah sekitar +0.09V.

Data potensial reaksi elektroda titanium menunjukkan bahwa permukaannya sangat aktif, biasanya ditutupi dengan lapisan film oksida, yang secara alami dihasilkan di udara, inilah lapisan stabilitas, daya rekat yang kuat, film oksida pelindung, yang menentukan ketahanan korosi yang sangat baik dari elektroda titanium. titanium. Secara teoritis, rasio Pilling/Bedworth dari film oksida pelindung harus lebih besar dari 1. Jika rasionya kurang dari 1, film oksida tidak dapat sepenuhnya menutupi permukaan logam dan tidak berperan sebagai pelindung. Jika rasio ini terlalu besar, tegangan tekanan pada lapisan oksida juga meningkat, sehingga mudah menyebabkan pecahnya lapisan oksida, dan juga tidak dapat berperan sebagai pelindung. Rasio Titanium P/B dengan komposisi film oksida dan strukturnya berbeda, antara 1 ~ 2,5.

Paparan permukaan titanium di atmosfer atau larutan berair, segera menghasilkan film oksida baru, misalnya, pada suhu kamar di atmosfer ketebalan film oksida sekitar 1,2 ~ 1,6nm, dan dengan perpanjangan waktu dan penebalan, 70 hari setelahnya penebalan alami 5nm, 545 hari setelah peningkatan bertahap 8 ~ 9nm. memperkuat kondisi oksidasi secara artifisial (seperti pemanasan, zat pengoksidasi atau oksidasi anodik, dll.) dapat mempercepat pertumbuhan lapisan oksida pada permukaan dan mendapatkan lapisan oksida yang lebih tebal. Pertumbuhan dan dapatkan film oksida yang lebih tebal, sehingga meningkatkan ketahanan korosi titanium. Oleh karena itu, oksidasi anodik dan oksidasi termal dari film oksida yang dihasilkan, akan secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi titanium.

Film titanium oksida (termasuk film oksidasi termal atau film oksidasi anodik) biasanya bukan merupakan struktur tunggal, komposisi dan struktur oksida dengan pembentukan kondisi dan perubahan. Secara umum, TiO2 mungkin terdapat pada antarmuka antara film oksida dan lingkungan, sedangkan TiO mungkin mendominasi pada antarmuka antara film oksida dan logam. Di antaranya, mungkin terdapat lapisan transisi dengan keadaan valensi berbeda, atau bahkan oksida setara non-kimia, yang berarti lapisan oksida titanium memiliki struktur multilapis. Mengenai proses pembuatan film oksida ini, tidak dapat dipahami begitu saja sebagai hasil reaksi langsung antara titanium dan oksigen.