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講一講鈦的化學性質
發布者:admin 發布時間:2019-4-16 15:10:07 閱讀:291

    鈦是一種金屬,有著很強的耐腐蝕性,根據鈦的熱力學數據表明,鈦就是一種熱力學中不穩定的金屬,如果鈦能夠溶解生成Ti2+的話,其標準電極電位負值很大(-1.63V),其表面總是覆蓋一層鈍態的氧化膜。這樣使鈦的穩定電位穩定地偏向正值,例如鈦在25℃的海水中穩定電位約為+0.09V。在化學手冊和教科書中,可以得到相應于一系列鈦電極反應的標準電極電位。值得指出的是,實際上這些數據并不是直接測定的,而往往只能是從熱力學數據計算得到的,而且由于數據來源不同,可能同時表示的幾個不同的電極反應,出現不同的數據也是不奇怪的。

    鈦的電極反應的電極電位數據表明其表面十分活潑,通常總是覆蓋著在空氣中自然生成的氧化膜。因此鈦的優異的耐腐蝕性,源于鈦表面總是會存在一層穩定的、附著性強的、保護性特別好的氧化膜,實際上就是這一層自然氧化膜的穩定性決定了鈦的耐腐蝕性,包括鈦及鈦合金的鈦棒、鈦絲、鈦板等均有較強的耐腐蝕性能,當然各種牌號的耐腐蝕性是不同的,我們在網站以前的內容里面講到過,今天就不多說了。理論上講,具有保護性的氧化膜的P/B比值必須大于1,如果小于1則氧化膜不能完全覆蓋金屬表面,因此不可能起到保護作用。如果這個比值太大,則氧化膜內的壓應力相應增大,容易引起氧化膜的破裂,也起不到保護作用。鈦的P/B比值隨著氧化膜的成分和結構不同,處于1~2.5之間,從這個基本點分析,鈦的氧化膜可以具有比較好的保護性能。

    鈦的表面曝露在大氣或者水溶液中,立即會自動生成新的氧化膜,例如室溫下大氣的氧化膜厚度為1.2~1.6nm,并隨時間的延長而增厚,70天后自然增厚到5nm,545天以后逐漸增加到8~9nm。人為強化氧化條件(例如加熱、采用氧化劑或者陽極氧化等)可以加速表面氧化膜的生長并且得到比較厚的氧化膜,從而提高鈦的耐腐蝕性。因此陽極氧化及熱氧化生成的氧化膜,都會明顯提高鈦的耐腐蝕性。現在鈦棒加工廠家的客戶用我們的鈦棒鈦絲已經做過很多類似的產品,表明這是行得通的方式。

    鈦的氧化膜(包括熱氧化膜或陽極氧化膜)通常不是一種單一的結構,其氧化物的成分和結構隨生成條件而變化。一般情形下,在氧化膜與環境的界面上可能是TiO2,然而在氧化膜與金屬界面上可能以TiO為主。也就是說,我們生產的鈦棒在一般狀況下表面的是TiO2,金屬與氧化膜界面上是TiO。這里當然包括鈦絲,鈦板,鈦鍛件都是一樣的,鈦合金棒的表面更為復雜一些。不過不管是純鈦棒還是鈦合金棒、鈦合金絲在中間都存在不同價態的過渡層,甚至是非化學當量的氧化物,這表示鈦材料的氧化膜存在著多層結構。至于這層氧化膜生成的過程,也不能簡單地理解為鈦與氧(或空氣中的氧)直接反應而成。許多研究者提出過各種不同的機理,前蘇聯的工作者認為首先生成氫化物,然后在氫化物上再形成鈍態的氧化膜。

 
 

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