Титан – очень-устойчивый к коррозии металл. Термодинамические данные титана показывают, что титан относится к металлу с крайне нестабильной термодинамикой. Если титан может растворяться с образованием Ti2 +, его стандартный электродный потенциал очень отрицательный (- 1.63v), а его поверхность всегда покрыта пассивной оксидной пленкой. Таким образом, стабильный потенциал титана стабильно смещается к положительному значению. Например, стабильный потенциал титана в морской воде при температуре 25 градусов составляет около + 0.09В. В пособиях и учебниках по химии можно получить стандартные электродные потенциалы, соответствующие серии реакций на титановом электроде. Стоит отметить, что на самом деле эти данные не измеряются напрямую, а зачастую могут быть рассчитаны только на основе термодинамических данных. Более того, из-за разных источников данных неудивительно, что одновременно для нескольких разных электродных реакций могут быть представлены разные данные.
Данные электродного потенциала реакции титанового электрода показывают, что его поверхность очень активна и обычно покрыта оксидной пленкой, естественным образом образующейся на воздухе. Таким образом, превосходная коррозионная стойкость титана обусловлена тем, что на поверхности титана всегда имеется стабильная, прочная адгезия и особенно хорошая защитная оксидная пленка. Фактически, стабильность этой естественной оксидной пленки определяет коррозионную стойкость титана, включая титановый стержень, титановую проволоку и титановую пластину из титана и титановых сплавов. Теоретически соотношение P/B защитной оксидной пленки должно быть больше 1. Если оно меньше 1, оксидная пленка не может полностью покрыть поверхность металла, поэтому она не может играть защитную роль. Если это соотношение слишком велико, соответственно увеличивается сжимающее напряжение в оксидной пленке, что легко вызывает разрыв оксидной пленки и не может играть защитной роли. Соотношение P/B титана варьируется от 1 до 2,5 в зависимости от состава и структуры оксидной пленки. С этой точки зрения оксидная пленка титана может иметь лучшие защитные свойства.
Когда поверхность титана подвергается воздействию атмосферы или водного раствора, немедленно автоматически образуется новая оксидная пленка. Например, толщина оксидной пленки в атмосфере при комнатной температуре составляет 1,2 ~ 1,6 нм и с течением времени утолщается. Через 70 дней он естественным образом утолщается до 5 нм и постепенно увеличивается до 8–9 нм через 545 дней. Искусственно усиленные условия окисления (например, нагрев, окислительное или анодное окисление) могут ускорить рост поверхностной оксидной пленки и получить относительно толстую оксидную пленку, чтобы улучшить коррозионную стойкость титана. Следовательно, оксидная пленка, образующаяся в результате анодного и термического окисления, значительно улучшит коррозионную стойкость титана. Теперь наши клиенты изготовили много подобных изделий из нашего титанового стержня и титановой проволоки, что показывает, что это осуществимый путь.
Оксидная пленка титана (в том числе термическая оксидная пленка или анодная оксидная пленка) обычно не представляет собой единой структуры, а состав и структура его оксида изменяются в зависимости от условий формирования. В общем, это может быть TiO2 на границе раздела оксидной пленки и окружающей среды, но в основном это может быть TiO2 на границе раздела оксидной пленки и металла. Другими словами, большая часть поверхности титанового стержня, который мы производим, обычно представляет собой TiO2, а поверхность раздела между металлом и оксидной пленкой — TiO2. Конечно, сюда входят титановая проволока, титановые пластины и титановые поковки. Поверхность стержня из титанового сплава более сложная. Однако будь то стержень из чистого титана, стержень из титанового сплава или проволока из титанового сплава, в середине имеются переходные слои с разными валентными состояниями или даже нехимически эквивалентные оксиды, что указывает на то, что оксидная пленка титанового материала имеет многослойную структуру. Что касается процесса образования этой оксидной пленки, то его нельзя понимать просто как прямую реакцию между титаном и кислородом (или кислородом воздуха). Многие исследователи предлагали различные механизмы. Рабочие в бывшем Советском Союзе считают, что сначала образуется гидрид, а затем на гидриде образуется пассивная оксидная пленка.
