ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические, электрохимические и пассивационные свойства, диаграммы потенциал из "Титановые конструкционные сплавы в химических производствах " Титан относится к термодинамически неустойчивым металлам. Стандартный электродный потенциал ионизации металлического титана равен —1,21 В, если при растворении образуются ионы Т1 + [17 18]. Следовательно, титан должен был бы активно растворяться в воде с выделением водорода. Однако титан обладает исключительно высокой коррозионной стой-1ч0стью во многих агрессивных средах, включая кислоты. Этот феномен объясняется сильнейшей пассивируемостью титана. [c.23] Титан можно отнести к металлам очень высокой пассивируемостью, превосходящей пассивируемость наиболее распространенных конструкционных металлов хрома, никеля и нержавеющих сталей. Это обстоятельство убедительно иллюстрируется данными рис. 2.1. Для титана характерны следующие отличия даже в подкисленном растворе и при более высокой температуре более отрицательный потенциал начала пассивации нп. Т1 = —0,05 В, п. ст. = +0 06 В сопоставимые плотности критического тока пассивации и, наконец, самое главное преимущество титана — значительно более широкая область потенциалов устойчивого пассивного состояния, которая ограничивается потенциалом питтингообразования, равным поТ1 = = 4,0 В и пост. = 0,12 В. [c.23] Более отрицательные потенциалы Епп и Е п и малые критические токи пассивации способствуют тому, что титан легко пассивируется во многих кислых средах. [c.23] Ежегодно публикуются десятки работ, в которых излагаются результаты исследований закономерностей растворения титана в активном состоянии, его пассивации, а также механизмы этих процессов. [c.23] Большой вклад в исследование электрохимических и коррозионных свойств титана внесли советские коррозионисты Колотыркин Я. М. [19—24], Томашов Н. Д. [10 25—28], Сухотин А. М. [29—33] и др. Среди зарубежных исследователей прежде всего следует выделить циклы работ Келли Е. Дж. [34—36] и Капрани А. с сотр. [37—40]. [c.23] На рис. 2.2 приведены анодные потенциостатические кривые титана в деаэрированных растворах НС1 и H2SO4 при 30°С [35]. Принятые здесь и в дальнейшем обозначения к р — потенциал коррозии Eiin — потенциал начала пассивации крит — критическая плотность тока пассивации Еип — потенциал полной пассивации [41 42]. [c.24] В пассивной области в растворе обнаружены только 4-х валентные ионы титана. [c.25] В [43] установлено, что в 1—10 М H2SO4 титан переходит в раствор в активной и активно-пассивной областях потенциалов только в виде трехвалентных ионов. [c.25] Во многих других работах также было экспериментально подтверждено, что в области потенциалов Екар Е Епп титан переходит в раствор в виде Ti (III) практически со 100%-ным выходом по току. Водные растворы кислот исследовались в работах [44—47], а метанольные — в работе [47]. Мы не будем продолжать список работ, в которых получены аналогичные результаты. Укажем только, что ни один из исследователей не обнаружил двухвалентные ионы титана при растворении титана в водных растворах. Ti(II)-ионы при обычной температуре окисляются водой [48] или растворенным в ней кислородом. [c.25] При уменьшении pH возрастает кр, а Енп смещается к более положительным значениям [34]. Типичные анодные потенциостатические кривые титана в хлоридных средах с pH от —0,078 до 2,00 приведены на рис. 2.4. Аналогичные данные имеются и для многих других хлоридных и сульфатных сред. [c.25] Завершая рассмотрение особенностей использования характеристик анодных кривых при анализе поведения титановых сплавов, нельзя не упомянуть о том, что для получения истинных значений токов растворения сплава при каком-либо значении потенциала необходимо учитывать и вносить поправку на ток возможного сопряженного электрохимического процесса. Например, для получения истинных значений г кр (см. рис. [c.26] В табл. 2.1 приведены нормальные потенциалы различных реакций титана, гидридов титана и его оксидов. [c.28] Для общего анализа явлений, происходящих на титане при различных потенциалах в водных растворах, наиболее пригодна диаграмма потенциал—-pH. Диаграмма Е — pH для титана, построенная А. М. Сухотиным [54], приведена на рис. 2.6. Уравнения реакций, по которым построена эта диаграмма, даны в табл. 2.2. [c.28] В [28], используя электрохимические и металлографические методы исследования, авторы показали, что при пассивации титана оксид образуется на гидридном слое, толщина которого при этом практически не изменяется. [c.29] Образование TiHa при взаимодействии металлического титана с ионами Н+ или молекулами Н2О может происходить везде ниже линии 8 (см. рис. 2.6). Однако только в областях, лежащих ниже линии 2, гидридная фаза термодинамически устойчива. [c.29] ПО реакции 4. Заштрихованный треугольник IV — единственное место, где все оксиды и гидриды титана термодинамически неустойчивы по отношению к реакции электрохимического растворения. Здесь лежит область активного состояния титанового анода. Однако даже в этой области металл непосредственно не соприкасается с раствором, их всегда разделяют гидридная пленка, скорость образования которой (по реакции 8), но-видимому, никогда не бывает меньше скорости растворения. Более того, для титанового анода характерно образование TiaOs по реакции 3 я в активной области. [c.30] Вернуться к основной статье