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鈦是一個非常耐腐蝕的金屬制品。然而鈦的熱力學數(shù)據(jù)表明,鈦屬于熱力學及不穩(wěn)定的金屬。如果鈦能夠溶解生產(chǎn)Ti2+的話其標準電極電位很負(-1.63V),其表面總是覆蓋一層純鈦的氧化膜。這樣就使鈦的穩(wěn)定電位穩(wěn)定的偏向正值,例如鈦在25℃的海水中穩(wěn)定電位約為+0.09V。
鈦的電極反應的電位數(shù)表明,其表面十分活潑,通常覆蓋著一層氧化膜,這層膜是在空氣中自然生產(chǎn)的,正是這層穩(wěn)定、附著性強、保護性強的氧化膜,決定了鈦的優(yōu)異的耐腐蝕性能。理論上講,具有保護性的氧化膜的Pilling/Bedwoth比值必須大于1。如果小于1則氧化膜不能完全覆蓋金屬表面,起不到保護作用。鈦的P/B比值隨著氧化膜的成分和結(jié)構(gòu)不同,處于1-2.5之間。
鈦的表面暴露在大氣或水溶液中,立即回生成新的氧化膜。例如在室溫大氣中氧化膜的后代約為1.2-1.6nm,并隨著時間的延長而增厚。70天之后自然曾厚道5 nm,545天以后逐漸增加到8-9 nm。人為強化氧化條件(例如加熱、采用氧化劑或陽極氧化等)可以加速表面氧化膜的生長并得到較厚的氧化膜,都會明顯提高鈦的耐腐蝕性。
鈦的氧化膜(包括熱氧化膜或陽極氧化膜)通常不是單一的結(jié)構(gòu),其氧化物的成分和結(jié)構(gòu)隨生成條件而變化。一般情形下,在氧化膜與環(huán)境的界面可能是TiO2,然而在氧化膜與金屬界面可能是TiO為主。中間可能存在不同價態(tài)的過渡層,甚至是非化學當量的氧化物,這就表示鈦的氧化膜從在著多層結(jié)構(gòu)。至于這層氧化膜生成的過程,也不能理解為鈦與氧直接反應的結(jié)果。