티타늄의 내식성 원리

티타늄은 부식에 매우 강한 금속입니다. 그러나 티타늄의 열역학적 데이터는 티타늄이 열역학적으로 매우 불안정한 금속임을 보여줍니다. 티타늄이 용해되어 Ti2+를 형성할 수 있다면 표준 전극 전위는 매우 음(-1.63V)이며 표면은 항상 무딘 산화티타늄 필름으로 덮여 있습니다. 이는 티타늄의 안정화 잠재력을 지속적으로 긍정적으로 만듭니다. 예를 들어 25도 해수에서 티타늄의 안정화 잠재력은 약 +0.09V입니다.

티타늄 전극의 반응 전위 데이터는 표면이 매우 활동적이며 일반적으로 공기 중에서 자연적으로 생성되는 산화막 층으로 덮여 있음을 보여줍니다. 이 층은 안정성, 강한 접착력, 보호 산화막으로 우수한 내식성을 결정합니다. 티탄. 이론적으로 보호 산화막의 필링/베드워스 비율은 1보다 커야 합니다. 이 비율이 1보다 작으면 산화막이 금속 표면을 완전히 덮을 수 없어 보호 역할을 하지 못합니다. 이 비율이 너무 크면 그에 따라 산화막에 압력 응력이 증가하여 산화막이 쉽게 파손될 수 있으며 보호 역할도 할 수 없습니다. 산화막의 조성과 구조가 다른 티타늄 P/B 비율은 1~2.5입니다.

대기 또는 수용액에 티타늄 표면이 노출되면 즉시 새로운 산화막이 생성됩니다. 예를 들어 상온에서 대기 중 산화막 두께는 약 1.2~1.6nm이고 시간이 지남에 따라 두꺼워지며 70일 후에는 생성됩니다. 5nm의 자연적인 두꺼워짐, 8~9nm의 점진적인 증가 후 545일. 인위적으로 산화 조건(예: 가열, 산화제 또는 양극 산화 등)을 강화하면 산화막 성장의 표면을 가속화하고 더 두꺼운 산화막을 얻을 수 있습니다. 성장하고 산화막이 두꺼워져 티타늄의 내식성이 향상됩니다. 따라서 생성된 산화막의 양극 산화 및 열 산화는 티타늄의 내식성을 크게 향상시킵니다.

티타늄 산화막(열 산화막 또는 양극 산화막 포함)은 일반적으로 단일 구조가 아니며, 조건 및 변화가 발생함에 따라 산화물의 구성 및 구조가 달라집니다. 일반적으로 TiO2는 산화막과 환경 사이의 경계면에 존재할 수 있는 반면, TiO는 산화막과 금속 사이의 경계면에서 지배적일 수 있습니다. 그 사이에는 서로 다른 원자가 상태를 갖는 전이층이 있을 수도 있고, 심지어 비화학적 등가 산화물이 있을 수도 있는데, 이는 티타늄의 산화막이 다층 구조를 가짐을 의미합니다. 이러한 산화막이 생성되는 과정은 단순히 티타늄과 산소가 직접 반응하는 결과로 이해될 수는 없다.