ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растворы водорода в титане и гидриды титана из "Электродные материалы в прикладной электрохимии" Водород растворяется в титане, а также взаимодействует с ним, образуя гидрид титана. При комнатной температуре водород медленно поглощается титаном [37] и имеет низкий коэффициент диффузии Вал = 2 см с (в а-титане). [c.112] Процесс поглощения титаном водорода существенно отличается от поглощения азота и кислорода. Водород, поглощенный титаном, можно почти полностью удалить из него вакуумным отжигом, т. е. процесс практически обратим. Как известно, кислород, поглощенный титаном, не может быть удален из него аналогичным способом. [c.112] Скорость поглощения молекулярного водорода титаном пропорциональна корню квадратному из давления водорода [11 она невелика при низкой температуре и заметно возрастает при температуре выше ЗСО °С. [c.112] В условиях поглощения молекулярного водорода при температуре ниже 300 °С пленка гидрида на поверхности титана не обнаружена [10]. При температуре вышр 300 °С, когда на поверхности образуется гидридная пленка, поглощение водорода затем протекает практически с постоянной скоростью. Скорость поглощения титаном молекулярного водорода уменьшается при наличии на титане окисной пленки. [c.112] Наводороживание является одной из существенных причин ухудшения механических свойств титана и его сварных швов. Поэтому в титане, используемом как конструкционный материал, содержание водорода не должно превышать 0,012—0,015% [38]. При содержании водорода в металлическом титане до 33% (ат.) сохраняется гексагональный тип кристаллической решетки, параметры которой несколько увеличиваются. При повышенном содержании водорода [от 47,5 до 62,5% (ат.)] наблюдается искажение кристаллической решетки титана, максимально возможное содержание водорода в титане [62,5% (ат.)] соответствует примерно составу Т1Н2. [c.112] Изменение параметров кристаллической решетки титана пропорционально росту концентрации водорода, внедренного в титан. [c.112] При катодной поляризации или химическом растворении титана с выделением водорода на поверхности титана образуется гидридный слой — 7-фаза, характеризующаяся меньшей скоростью растворения в кислотах, не обладающих окислительными свойствами по сравнению с чистым титаном. В дальнейшем происходит диффузия атомов водорода внутрь металла. [c.112] Водород в титане и его сплавах при катодной поляризации сначала сосредотачивается в тонком поверхностном гидридном слое [391 и медленно диффундирует вглубь металла. Поэтому, если растворение титана протекает с большой скоростью, водород гидридного слоя не успевает продиффундировать вглубь металла и выделяется в виде газа. При малой скорости растворения Т1 количество водорода, поглощенного металлом, может меняться вследствие диффузии водорода из растворяющегося поверхностного слоя вглубь титановой основы электрода. [c.113] Кристаллы гидрида титана имеют гранецентрированную кубическую решетку его плотность на 13% меньше плотности чистого титана. Гидридный слой отличается высокой твердостью и хрупкостью (твердость гидридного слоя, измеренная на приборе ПМТ-3 при нагрузке 10 гс, составляет 250 кгс/мм , а твердость чистого титана около 140 кгс/мм ). [c.113] Слой гидрида титана — пористый в результате растрескивания хрупкого гидрида из-за возникающих в слое напряжений, а также различных удельных объемов титана и гидрида. [c.113] Толщина гидридного слоя и количество поглощенного металлом водорода зависит от условий поляризации, времени и состава металла. [c.113] На рис. 1У-3 приведены данные по кинетике поглощения водорода различными сплавами Т1 при катодной поляризации (плотность тока I = 80 А/м ), в электролите 0,03 н. НаЗО и 0,5 н. Ка2В04. [c.113] Следовательно, можно считать, что при кратковременном катодном наводороживании основное количество поглощенного водорода сосредотачивается в гидридном слое. [c.113] При малых плотностях катодного тока (до 50—100 А/м ) скорость наводороживания титанового катода и толщина гидридного слоя увеличиваются с ростом плотности тока. При дальнейшем увеличении плотности тока (выше 100—200 А/м ) толщина гидрид-ного слоя не увеличивалась (рис. 1У-б). [c.113] При нагревании в вакууме образца титана гидридный слой можно практически полностью удалить. Это происходит вследствие диффузии водорода к поверхности образца, а затем десорбции водорода. [c.115] При катодной поляризации в щелочных карбонатных электролитах исследовали кинетику наводороживания титанового катода и влияние на этот процесс платинового покрытия катода, в частности, его толщины [40]. Содержание водорода в исследованных образцах определялось методом вакуум-экстракции при 1200—1400 °С и остаточном давлении 10 —10 Па [41 [. Исходное содержание водорода в исследуемых образцах платинированных титановых катодов (ПТК) составляло от 80 до 120 мл на 100 г металла. [c.115] Зависимость наводороживания титана и ПТК от плотности тока при катодной поляризации приведена на рис. IV-8 [40]. [c.115] В табл. IV-1 приведены данные по наводороживанию ПТК при катодной поляризации (плотность тока 1500 А/м ) при различной температуре. [c.115] С увеличением температуры несколько увеличивается степень наводороживания, что связано с увеличением коэффициента диффузии водорода в металле катода. [c.115] В процессе электролиза происходит изменение-поляризационных кривых для чистого титана и на ПТК, как это показано на рис. IV-9 [40]. Вследствие наводороживания поляризационная кривая для ПТК сдвигается в более отрицательную сторону, так же как и для чистой платины [431. На титане наоборот поляризационная кривая двигается в положительную сторону, что, очевидно, связано с разрыхлением поверхности катода и снижением истинной плотности тока [441. [c.115] Вернуться к основной статье