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鈦的鈍化過程是如何產生的

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金 發布時間:2014-9-22 12:07:13
生成氯化物與鈍化的過程不可能是十分簡單的。特別是,必須拋棄這樣一種假設,即由于有鈦原子及水分子參與而發生一般反應的結果,可能會生成具有鈍化作用的氧化物,因為對于所有已知的鈦氧化物來說,與之相應的標準電位,與測得的鈦鈍化電位相比,前者的負性要大得多。產生這種現象的原因在于鈦表面始終被一層氫化物所覆蓋若。因此,不是鈦本身參與了跟水的反應,而是它的氫化物參與了這一反應。鈦和它的氫化物TiH2在H2S04溶液中的電化學行為是一致的,特別是它們的鈍化電位實際上是互相吻合的。

鈦屬于熱力學不穩定的金屬。到處可能發生金屬與H+離了或H20分子相2作用而生成的過程。但是只有在直線2以下的范圍內,生成的氫化物相才具有熱力學穩定性。在直線1和2之間是氫化物的鈍態區。在直線2以上的區域,可能發生TiHa的陽極溶解,從而變成Tia+離子溶液,該離子而后又會被氧化成Ti3+。Ti3+離子在常溫下就會被水或洛解在水中的氧所氧化,而在9-0.37伏時可能通過電化學反應而被氧化。如果能通過溶解而生成Tia+離子的話,則金屬鈦離子化時的標準電極電位為一1.63伏[34]。因之,鈦本應是很易溶于水而釋出氫的。然而,在多種腐蝕性介質(包括酸在內)中,鈦卻具有非常強的耐腐蝕性。這種現象可以用鈦具有極大的可鈍化性來解釋。表11列出了鈦、鈦的氫化物和氧化物在各種反應中的標準電位值。

只有氧化物的鈍化作用(即按反應3生成了具有鈍化作用的氧化物膜)才能阻礙氫化物的陽極溶解。但氧化物Ti203只有在III區內才能獲得熱力學穩定性,因為在直線4之下生成的氧化物馬上又會按反應4而還原。因此,只冇在直線4以上的區域才能獲得第二種穩定的鈍態。于是,唯獨劃有斜線的三角形IV,才是鈦的所有氧化物和氧化物都對于電化學溶解反應不具備熱力學穩定性的區域。在這一區域,欽處于陽極“活潑”狀態。然而即使在這一區域,金屬也不會跟溶液直接接觸,兩者始終被氮化膜所隔開。看來,氫化物膜的生成速度(反應8)從來不會低于溶解速度。并且就是在活動態區域,鈦的陽極還具有按反應3而生成Ti203的特點。氧化物在表面的分布及其數量,決定于反應3和4的速度之比,并且看來還決定于電極的“前期歷史”。直線7與的平衡相符合。在區域VI中,鈍化程度最髙,并且對于每一個pH值來講,此鈍化程度均保持不變。在較小的區域V中,會發生Ti03的陰極溶解于是熱力學穩定區域的邊界就移到了直線6。少-pH平衡圖的一個重要特點是,其中存在著pH臨界值,在25°C時該值為2.3,95°C時為1.5,這分別相當于直線2、3、4的交點。在更高的pH值下,不會出現的活動態。
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