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讲一讲钛的化学性质
发布者:admin 发布时间:2019-4-16 15:10:07 阅读:250

    钛是一种金属,有着很强的耐腐蚀性,根据钛的热力学数据表明,钛就是一种热力学中不稳定的金属,如果钛能够溶解生成Ti2+的话,其标准电极电位负值很大(-1.63V),其表面总是覆盖一层钝态的氧化膜。这样使钛的稳定电位稳定地偏向正值,例如钛在25℃的海水中稳定电位约为+0.09V。在化学手册和教科书中,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,而且由于数据来源不同,可能同时表示的几个不同的电极反应,出现不同的数据也是不奇怪的。

    钛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,包括钛及钛合金的钛棒、钛丝、钛板等均有较强的耐腐蚀性能,当然各种牌号的耐腐蚀性是不同的,我们在网站以前的内容里面讲到过,今天就不多说了。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。

    钛的表面曝露在大气或者水溶液中,立即会自动生成新的氧化膜,例如室温下大气的氧化膜厚度为1.2~1.6nm,并随时间的延长而增厚,70天后自然增厚到5nm,545天以后逐渐增加到8~9nm。人为强化氧化条件(例如加热、采用氧化剂或者阳极氧化等)可以加速表面氧化膜的生长并且得到比较厚的氧化膜,从而提高钛的耐腐蚀性。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。现在钛棒加工厂家的客户用我们的钛棒钛丝已经做过很多类似的产品,表明这是行得通的方式。

    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上可能是TiO2,然而在氧化膜与金属界面上可能以TiO为主。也就是说,我们生产的钛棒在一般状况下表面的是TiO2,金属与氧化膜界面上是TiO。这里当然包括钛丝,钛板,钛锻件都是一样的,钛合金棒的表面更为复杂一些。不过不管是纯钛棒还是钛合金棒、钛合金丝在中间都存在不同价态的过渡层,甚至是非化学当量的氧化物,这表示钛材料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钝态的氧化膜。

 
 

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