Titan là một kim loại rất chống ăn mòn. Tuy nhiên, dữ liệu nhiệt động lực học của titan cho thấy titan là một kim loại rất không ổn định. Nếu titan có thể được hòa tan để tạo thành Ti2 +, thế điện cực tiêu chuẩn của nó là rất thấp (-1.63V), và bề mặt của nó luôn được bao phủ bởi một màng oxit...
Titan là một kim loại rất chống ăn mòn. Tuy nhiên, dữ liệu nhiệt động lực học của titan cho thấy titan là một kim loại rất không ổn định. Nếu titan có thể được hòa tan để tạo thành Ti2 +, thế điện cực tiêu chuẩn của nó là rất thấp (-1.63V), và bề mặt của nó luôn được bao phủ bởi một màng oxit. Theo cách này, tiềm năng ổn định của titan được ổn định thiên về một giá trị tích cực. Ví dụ, tiềm năng ổn định của titan trong nước biển ở 25 ° C là khoảng + 0,09V. Trong sổ tay hóa học và sách giáo khoa, chúng ta có thể thu được điện thế điện cực tiêu chuẩn tương ứng với một loạt các phản ứng ở điện cực titan. Điều đáng nói là, trên thực tế, những dữ liệu này không được đo trực tiếp mà chỉ có thể được tính toán từ dữ liệu nhiệt động lực học và do các nguồn dữ liệu khác nhau, có thể không thể biểu diễn một số phản ứng điện cực khác nhau và dữ liệu khác nhau cùng một lúc. Lạ.
Dữ liệu thế điện cực của phản ứng điện cực của titan cho thấy bề mặt của nó rất hoạt động và thường luôn được phủ một lớp màng oxit xuất hiện tự nhiên trong không khí. Do đó, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của titan bắt nguồn từ sự tồn tại của màng oxit ổn định với độ bám dính mạnh mẽ và bảo vệ tốt trên bề mặt titan. Trên thực tế, sự ổn định của màng oxit tự nhiên này quyết định tính ổn định của màng oxit titan. chống ăn mòn. Về mặt lý thuyết, tỷ lệ P / B của màng oxit bảo vệ phải lớn hơn 1. Nếu nó nhỏ hơn 1, màng oxit không thể bao phủ hoàn toàn bề mặt kim loại, do đó không thể đóng vai trò bảo vệ. Nếu tỷ lệ này quá lớn, ứng suất nén trong màng oxit sẽ tăng tương ứng, điều này sẽ dễ dàng gây ra vỡ màng oxit và sẽ không có vai trò bảo vệ. Tỷ lệ P / B của titan thay đổi theo thành phần và cấu trúc của màng oxit, và nằm trong khoảng từ 1 đến 2, 5. Từ quan điểm cơ bản này, màng oxit của titan có thể có đặc tính bảo vệ tốt hơn.
Khi bề mặt titan tiếp xúc với khí quyển hoặc dung dịch nước, một màng oxit mới sẽ được tự động hình thành ngay lập tức. Ví dụ, độ dày của màng oxit trong khí quyển ở nhiệt độ phòng là khoảng 1,2-1,6nm, và nó sẽ dày lên theo thời gian, và sẽ tự nhiên tăng lên sau 70 ngày. Độ dày lên 5nm, tăng dần lên 8-9nm sau 545 ngày. Các điều kiện oxy hóa được tăng cường nhân tạo (chẳng hạn như gia nhiệt, sử dụng chất oxy hóa hoặc anodizing, v.v.) có thể đẩy nhanh sự phát triển của màng oxit trên bề mặt titan và thu được một màng oxit tương đối dày, do đó cải thiện khả năng chống ăn mòn của titan. Do đó, màng oxit được hình thành bởi quá trình oxy hóa anốt và oxy hóa nhiệt sẽ cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của titan.
Màng oxit titan (bao gồm màng oxit nhiệt hoặc màng oxit anốt) thường không phải là một cấu trúc duy nhất, và thành phần và cấu trúc của oxit của nó thay đổi theo điều kiện hình thành. Nói chung, giao diện giữa màng oxit và môi trường có thể là TiO2, nhưng giao diện giữa màng oxit và kim loại có thể bị chi phối bởi TiO. Ở giữa, có thể có các lớp chuyển tiếp với các trạng thái hóa trị khác nhau, hoặc thậm chí các oxit không cân bằng, có nghĩa là màng oxit titan có cấu trúc nhiều lớp. Đối với quá trình hình thành màng oxit này, nó không thể được hiểu đơn giản là một phản ứng trực tiếp giữa titan và oxy (hoặc oxy trong không khí). Nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất các cơ chế khác nhau. Công nhân ở Liên Xô cũ tin rằng hydrua được tạo ra đầu tiên, và sau đó một màng oxit được hình thành trên các hyđrua.
