Introduction aux propriétés chimiques du titane

Le titane est un métal très résistant à la corrosion. Cependant, les données thermodynamiques du titane montrent que le titane est un métal instable très thermodynamique. Si le titane peut être dissous pour générer du Ti2 +, son potentiel d'électrode standard est très faible (-1,63 V) et sa surface est toujours recouverte d'un film d'oxyde. De cette façon, le potentiel stable du titane est stable et positif. Par exemple, le potentiel stable du titane dans l'eau de mer à 25 ℃ est d'environ + 0,09 V. Dans les manuels et manuels de chimie, nous pouvons obtenir le potentiel d'électrode standard correspondant à une série de réactions d'électrode en titane. Il convient de souligner qu'en fait, ces données ne sont pas directement mesurées, mais ne peuvent souvent être calculées qu'à partir de données thermodynamiques. De plus, en raison des différentes sources de données, il n'est pas surprenant que plusieurs réactions d'électrodes différentes et différentes données puissent apparaître en même temps.

Les données de potentiel d'électrode de la réaction d'électrode du titane montrent que sa surface est très active et est généralement recouverte du film d'oxyde formé naturellement dans l'air. Par conséquent, l'excellente résistance à la corrosion du titane provient du fait qu'il y a toujours un film d'adhésion stable et fort et d'oxyde protecteur sur la surface du titane. En fait, la stabilité de ce film d'oxyde naturel détermine la résistance à la corrosion du titane. Théoriquement, le rapport P / B du film d'oxyde de protection doit être supérieur à 1. S'il est inférieur à 1, le film d'oxyde ne peut pas couvrir complètement la surface métallique, donc il ne peut pas jouer un rôle protecteur. Si le rapport est trop grand, la contrainte de compression dans le film d'oxyde augmentera en conséquence, ce qui est facile à provoquer la fissuration du film d'oxyde et ne jouera pas de rôle protecteur. Le rapport P / B du titane varie de 1 à 2,5 selon la composition et la structure du film d'oxyde. À partir de ce point de base, le film d'oxyde de titane peut avoir de meilleures performances protectrices.

Lorsque la surface du titane est exposée à l'atmosphère ou à la solution d'eau, elle générera automatiquement un nouveau film d'oxyde immédiatement, par exemple, l'épaisseur du film d'oxyde est d'environ 1 2 ~ 1,6 nm, et s'épaissit avec le temps, épaisse naturellement à 5 NM après 70 jours et augmente progressivement à 8 ~ 9 nm après 545 jours. Les conditions d'oxydation artificiellement améliorées (telles que le chauffage, en utilisant l'oxydation ou l'oxydation anodique) peuvent accélérer la croissance du film d'oxyde sur la surface du titane et obtenir un film d'oxyde relativement épais, améliorant ainsi la résistance à la corrosion du titane. Par conséquent, le film d'oxyde formé par l'oxydation anodique et l'oxydation thermique améliorera considérablement la résistance à la corrosion du titane.

Le film d'oxyde de titane (y compris le film d'oxyde thermique ou le film d'oxyde anodique) n'est généralement pas une seule structure, et la composition et la structure de son oxyde varient selon les conditions de formation. Généralement, l'interface entre le film d'oxyde et l'environnement peut être TIO2, tandis que l'interface entre le film d'oxyde et le métal peut être dominée par TiO2. Au milieu, il peut y avoir des couches de transition avec différents états de valence, même des oxydes équivalents non chimiques, ce qui signifie que le film d'oxyde de titane a une structure multicouche. Quant au processus de formation de ce film d'oxyde, il ne peut pas être simplement compris comme la réaction directe entre le titane et l'oxygène (ou l'oxygène dans l'air). De nombreux chercheurs ont proposé divers mécanismes. Les anciens travailleurs de l'Union soviétique pensaient que l'hydrure avait d'abord été générée, puis le film d'oxyde s'est formé sur l'hydrure.