التيتانيوم هو معدن مقاوم للتآكل للغاية. ومع ذلك ، تظهر البيانات الديناميكية الحرارية للتيتانيوم أن التيتانيوم معدن غير مستقر للغاية. إذا كان من الممكن إذابة التيتانيوم لتشكيل Ti2+ ، فإن جهد القطب الكهربائي القياسي منخفض جدا (-1.63V) ، ويتم تغطية سطحه دائما بفيلم أكسيد...
التيتانيوم هو معدن مقاوم للتآكل للغاية. ومع ذلك ، تظهر البيانات الديناميكية الحرارية للتيتانيوم أن التيتانيوم معدن غير مستقر للغاية. إذا كان من الممكن إذابة التيتانيوم لتشكيل Ti2+ ، فإن إمكانات القطب الكهربائي القياسية منخفضة جدا (-1.63V) ، ويتم تغطية سطحه دائما بفيلم أكسيد. وبهذه الطريقة ، فإن الإمكانات المستقرة للتيتانيوم متحيزة بشكل ثابت إلى قيمة إيجابية. على سبيل المثال ، تبلغ الإمكانات المستقرة للتيتانيوم في مياه البحر عند 25 درجة مئوية حوالي +0.09 فولت. في كتيبات الكيمياء والكتب المدرسية ، يمكننا الحصول على إمكانات القطب القياسي المقابلة لسلسلة من التفاعلات في أقطاب التيتانيوم. تجدر الإشارة إلى أنه في الواقع ، لا يتم قياس هذه البيانات مباشرة ، ولكن لا يمكن حسابها إلا من البيانات الديناميكية الحرارية ، وبسبب مصادر البيانات المختلفة ، قد لا يكون من الممكن تمثيل العديد من تفاعلات القطب المختلفة والبيانات المختلفة في نفس الوقت. غريب.
تظهر بيانات جهد القطب الكهربائي لتفاعل القطب الكهربائي للتيتانيوم أن سطحه نشط للغاية وعادة ما يكون مغطى دائما بفيلم أكسيد يحدث بشكل طبيعي في الهواء. لذلك ، تنبع مقاومة التآكل الممتازة للتيتانيوم من وجود فيلم أكسيد مستقر مع التصاق قوي وحماية جيدة على سطح التيتانيوم. في الواقع ، يحدد استقرار فيلم الأكسيد الطبيعي هذا استقرار فيلم أكسيد التيتانيوم. من مقاومة التآكل. من الناحية النظرية ، يجب أن تكون نسبة P / B لفيلم أكسيد الحماية أكبر من 1. إذا كان أقل من 1 ، لا يمكن لفيلم الأكسيد تغطية سطح المعدن بالكامل ، لذلك من المستحيل لعب دور وقائي. إذا كانت هذه النسبة كبيرة جدا ، فإن الإجهاد الانضغاطي في فيلم الأكسيد سيزداد وفقا لذلك ، مما سيؤدي بسهولة إلى تمزق فيلم الأكسيد ، ولن يلعب دورا وقائيا. تختلف نسبة P / B من التيتانيوم باختلاف تكوين وبنية فيلم الأكسيد ، وتتراوح بين 1 و 2.5. من وجهة النظر الأساسية هذه ، يمكن أن يكون لفيلم أكسيد التيتانيوم خصائص وقائية أفضل.
عندما يتعرض سطح التيتانيوم للغلاف الجوي أو محلول مائي ، سيتم تشكيل فيلم أكسيد جديد تلقائيا على الفور. على سبيل المثال ، يبلغ سمك فيلم الأكسيد في الغلاف الجوي في درجة حرارة الغرفة حوالي 1.2-1.6 نانومتر ، وسوف يزداد سمكه بمرور الوقت ، وسيزداد بشكل طبيعي بعد 70 يوما. سمك إلى 5nm ، وزيادة تدريجيا إلى 8-9nm بعد 545 يوما. يمكن لظروف الأكسدة المحسنة بشكل مصطنع (مثل التسخين أو استخدام المؤكسدات أو الأنودة ، وما إلى ذلك) تسريع نمو فيلم الأكسيد على سطح التيتانيوم والحصول على فيلم أكسيد سميك نسبيا ، وبالتالي تحسين مقاومة التآكل للتيتانيوم. لذلك ، فإن فيلم الأكسيد الذي يتكون من أكسدة الأنودي والأكسدة الحرارية سيحسن بشكل كبير من مقاومة التيتانيوم للتآكل.
فيلم أكسيد التيتانيوم (بما في ذلك فيلم أكسيد حراري أو فيلم أكسيد أنودي) عادة لا يكون بنية واحدة ، ويختلف تكوين وبنية أكسيده باختلاف ظروف التكوين. بشكل عام ، قد تكون الواجهة بين فيلم الأكسيد والبيئة هي TiO2 ، ولكن قد تهيمن TiO على الواجهة بين فيلم الأكسيد والمعدن. في الوسط ، قد تكون هناك طبقات انتقالية ذات حالات تكافؤ مختلفة ، أو حتى أكاسيد غير ستويشيومتري ، مما يعني أن فيلم أكسيد التيتانيوم له بنية متعددة الطبقات. أما بالنسبة لعملية تشكيل فيلم الأكسيد هذا ، فلا يمكن فهمها ببساطة على أنها تفاعل مباشر بين التيتانيوم والأكسجين (أو الأكسجين في الهواء). اقترح العديد من الباحثين آليات مختلفة. اعتقد العمال في الاتحاد السوفيتي السابق أن الهيدريدات تم توليدها لأول مرة ، ثم تم تشكيل فيلم أكسيد على الهيدريدات.
