Il titanio è un metallo molto resistente alla corrosione. Tuttavia, i dati termodinamici del titanio mostrano che il titanio è un metallo molto instabile. Se il titanio può essere disciolto per formare Ti2+, il suo potenziale elettrodo standard è molto basso (-1,63 V) e la sua superficie è sempre coperta da un film di ossido...
Il titanio è un metallo molto resistente alla corrosione. Tuttavia, i dati termodinamici del titanio mostrano che il titanio è un metallo molto instabile. Se il titanio può essere disciolto per formare Ti2+, il suo potenziale elettrodo standard è molto basso (-1,63 V) e la sua superficie è sempre coperta da un film di ossido. In questo modo, il potenziale stabile del titanio è stabilmente orientato verso un valore positivo. Ad esempio, il potenziale stabile del titanio in acqua di mare a 25 ° C è di circa +0,09 V. Nei manuali di chimica e nei libri di testo, possiamo ottenere potenziali di elettrodi standard corrispondenti a una serie di reazioni agli elettrodi di titanio. Vale la pena sottolineare che, in effetti, questi dati non sono misurati direttamente, ma possono essere calcolati solo da dati termodinamici e, a causa di diverse fonti di dati, potrebbe non essere possibile rappresentare diverse reazioni di elettrodi e dati diversi contemporaneamente. Strano.
I dati sul potenziale dell'elettrodo della reazione dell'elettrodo del titanio mostrano che la sua superficie è molto attiva e di solito è sempre coperta da un film di ossido che si trova naturalmente nell'aria. Pertanto, l'eccellente resistenza alla corrosione del titanio deriva dall'esistenza di un film di ossido stabile con forte adesione e buona protezione sulla superficie del titanio. Infatti, la stabilità di questo film di ossido naturale determina la stabilità del film di ossido di titanio. di resistenza alla corrosione. Teoricamente, il rapporto P/B del film protettivo di ossido deve essere maggiore di 1. Se è inferiore a 1, il film di ossido non può coprire completamente la superficie metallica, quindi è impossibile svolgere un ruolo protettivo. Se questo rapporto è troppo grande, lo stress compressivo nel film di ossido aumenterà di conseguenza, il che causerà facilmente la rottura del film di ossido e non svolgerà un ruolo protettivo. Il rapporto P/ B del titanio varia con la composizione e la struttura del film di ossido ed è compreso tra 1 e 2,5. Da questo punto di vista di base, il film di ossido di titanio può avere migliori proprietà protettive.
Quando la superficie del titanio è esposta all'atmosfera o alla soluzione acquosa, un nuovo film di ossido si formerà automaticamente immediatamente. Ad esempio, lo spessore del film di ossido nell'atmosfera a temperatura ambiente è di circa 1,2-1,6 nm e si addenserà con il tempo e aumenterà naturalmente dopo 70 giorni. Spessore a 5nm, gradualmente aumentato a 8-9nm dopo 545 giorni. Condizioni di ossidazione artificialmente migliorate (come il riscaldamento, l'uso di ossidanti o anodizzazione, ecc.) possono accelerare la crescita del film di ossido sulla superficie del titanio e ottenere un film di ossido relativamente spesso, migliorando così la resistenza alla corrosione del titanio. Pertanto, il film di ossido formato dall'ossidazione anodica e dall'ossidazione termica migliorerà significativamente la resistenza alla corrosione del titanio.
Il film di ossido di titanio (incluso il film di ossido termico o il film di ossido anodico) di solito non è una singola struttura e la composizione e la struttura del suo ossido variano con le condizioni di formazione. In generale, l'interfaccia tra il film di ossido e l'ambiente può essere TiO2, ma l'interfaccia tra il film di ossido e il metallo può essere dominata da TiO. Nel mezzo, ci possono essere strati di transizione con diversi stati di valenza, o anche ossidi non stechiometrici, il che significa che il film di ossido di titanio ha una struttura multistrato. Per quanto riguarda il processo di formazione di questo film di ossido, non può essere semplicemente inteso come una reazione diretta tra titanio e ossigeno (o ossigeno nell'aria). Molti ricercatori hanno proposto vari meccanismi. I lavoratori dell'ex Unione Sovietica credevano che gli idruri fossero stati prima generati, e poi si formò un film di ossido sugli idruri.
