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钛的钝化过程是如何产生的

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金 发布时间:2014-9-22 12:07:13
生成氯化物与钝化的过程不可能是十分简单的。特别是,必须抛弃这样一种假设,即由于有钛原子及水分子参与而发生一般反应的结果,可能会生成具有钝化作用的氧化物,因为对于所有已知的钛氧化物来说,与之相应的标准电位,与测得的钛钝化电位相比,前者的负性要大得多。产生这种现象的原因在于钛表面始终被一层氢化物所覆盖若。因此,不是钛本身参与了跟水的反应,而是它的氢化物参与了这一反应。钛和它的氢化物TiH2在H2S04溶液中的电化学行为是一致的,特别是它们的钝化电位实际上是互相吻合的。

钛属于热力学不稳定的金属。到处可能发生金属与H+离了或H20分子相2作用而生成的过程。但是只有在直线2以下的范围内,生成的氢化物相才具有热力学稳定性。在直线1和2之间是氢化物的钝态区。在直线2以上的区域,可能发生TiHa的阳极溶解,从而变成Tia+离子溶液,该离子而后又会被氧化成Ti3+。Ti3+离子在常温下就会被水或洛解在水中的氧所氧化,而在9-0.37伏时可能通过电化学反应而被氧化。如果能通过溶解而生成Tia+离子的话,则金属钛离子化时的标准电极电位为一1.63伏[34]。因之,钛本应是很易溶于水而释出氢的。然而,在多种腐蚀性介质(包括酸在内)中,钛却具有非常强的耐腐蚀性。这种现象可以用钛具有极大的可钝化性来解释。表11列出了钛、钛的氢化物和氧化物在各种反应中的标准电位值。

只有氧化物的钝化作用(即按反应3生成了具有钝化作用的氧化物膜)才能阻碍氢化物的阳极溶解。但氧化物Ti203只有在III区内才能获得热力学稳定性,因为在直线4之下生成的氧化物马上又会按反应4而还原。因此,只冇在直线4以上的区域才能获得第二种稳定的钝态。于是,唯独划有斜线的三角形IV,才是钛的所有氧化物和氧化物都对于电化学溶解反应不具备热力学稳定性的区域。在这一区域,钦处于阳极“活泼”状态。然而即使在这一区域,金属也不会跟溶液直接接触,两者始终被氮化膜所隔开。看来,氢化物膜的生成速度(反应8)从来不会低于溶解速度。并且就是在活动态区域,钛的阳极还具有按反应3而生成Ti203的特点。氧化物在表面的分布及其数量,决定于反应3和4的速度之比,并且看来还决定于电极的“前期历史”。直线7与的平衡相符合。在区域VI中,钝化程度最髙,并且对于每一个pH值来讲,此钝化程度均保持不变。在较小的区域V中,会发生Ti03的阴极溶解于是热力学稳定区域的边界就移到了直线6。少-pH平衡图的一个重要特点是,其中存在着pH临界值,在25°C时该值为2.3,95°C时为1.5,这分别相当于直线2、3、4的交点。在更高的pH值下,不会出现的活动态。
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