ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования возможностей повышения стойкости титана к окислению из "Коррозия и защита титана" Основными характеристиками, которые определяют склонность металла к пассивности, являются величина плотности анодного тока необходимого для пассивирования металла, и величины потенциалов V , начала и полной пассивации. Чем меньше плотность анодного тока пассивирования и чем отрицательнее величины V и V . тем металл более склонен к пассивности. Плотность анодного тока Jпри которой наступает анодное пассивирование титана, невелика как в серной, так и в соляной кислотах. Она значительно меньше, чем J для нержавеющей стали, хрома, железа и никеля в соответствующих или близких условиях. Потенциалы V и V . титана значительно более отрицательны, чем для железа, никеля и нержавеющей стали. Однако хром имеет потенциал полной пассивации несколько более отрицательный, чем титан. Таким образом, по основным электрохимическим характеристикам, определяющим, склонность металла к пассивности, титан следует отнести к металлам с очень высокой пассивируемостью, превосходящей пас-сивируемосгь железа, никеля, нержавеющей стали и даже в некоторых отношениях хрома (меньшая плотность тока анодного пассивирования). [c.94] А — для серной кислоты (для пунктирная кривая проведена с учетом самопассивации титану в 60 и 70 ь-ных растворах, сплошная кривая построена по данным, полученным в период активного растворения титана в кислоте этих концентраций). Б — для соляной кислоты. [c.95] Таким образом, повышение концентрации растворов соляной и плавиковой кислот и серной кислоты до 70%-ной концентрации, а также повыщение температуры растворов затрудняет пассивацию титана анодным током, так как увеличивается плотность тока анодной пассивации, и сдвигаются потенциалы начала и полной пассивации в положительную сторону. [c.95] При поляризации гитана в серной кислоте до потенциала около +2 в, как видно из фиг. 52, А, начинается новый электродный про1Цеос, соответствующий выделению кислорода. Процесс выделения кислорода на титане идет с высоким перенапряже-ние.м с очень малой скоростью (низкий поляризационный так), что связано с сильным торможением, оказываемым этому процессу параллельным текущим процессом образования анодной окисной пленки. [c.96] Из фиг. 54 видно, что в области отрицательных потенциалов после участка активного анодного растворения, величина которого растет с ростом концентрации кислоты, наступает анодная пассивность. Потенциал титана при этом возрастает до +1 в, одновременно значительно уменьшается поляризующий ток. При дальнейшей анодной поляризации начинается анодное выделение хлора. Одновременно на поверхности электрода идет также процесс образования анодной пленки, рост которой тормозит процесс выделения хлора. [c.97] Постепенное закрытие активной поверхности, образующейся анодной пленкой и ее утолщение, приводит к затормаживанию, а затем и полному прекращению выделения хлора. По мере утолщения анодной пленки потенциал титана резко сдвигается в положительную сторону и достигает значений потенциала пробивания анодной пленки ионами хлора. При пробивании потенциал образца сдвигается ь отрицательную сторону ток значительно возрастает и на поверхности возникают питтинги, через которые титан интенсивно растворяется. В 25%-ной НС1 анодное выделение хлора продолжается до больших плотностей тока, чем в 15%-ной НС1. [c.97] В нейтральных растворах галоидов, по данным Рюдигера и Фишера [201], при анодной поляризации титана потенциал его резко смещается в положительную сторону до потенциала выделения свободных галоидов Лг, Вгг, СЬ. Однако уверенности в том, что в растворе фторида выделяется Рг у авторов [201] нет. В этом случае основным анодным процессом является, по-видимому, анодное окисление и выделение кислорода. При достижении некоторой плотности тока вследствие закрытия активной поверхности электрода анодной окисной пленкой, аналогично тому, как это было описано ранее для случая поляризации титана в соляной кислоте, выделение галоида прекращается, потенциал металла резко смещается в положительную сторону, после чего наблюдается пробой анодной пленки. Потенциалы пробивания в растворах галоидов трехмолярной концентрации были равны для KJ + 0,8h-- -3 в, КВг + 1,5- -3 в, Na l+ + 10 -+15в, NaF+ 50-i-+55 в [201]. [c.98] Полученные экспериментальные результаты анодной поляризации титана можно изобразить в виде общей схематической анодной поляризационной кривой, представленной на фиг. 58. [c.99] Толщина окисной пленки возрастает по мере смещения потенциала в положительную сторону (фиг. 59). На кривых зависимости потенциала и толщины пленки от плотности тока имеются горизонтальные участки, в пределах которых нет значительного роста потенциала и толщины пленки. По-видимому, эти участки соответствуют выделению кислорода. [c.102] Так как титан является термодинамически неустойчивым металлом, то его высокая коррозионная устойчивость в ряде химических сред должна быть вызвана его пассивным состоянием, что, в свою очередь, наиболее вероятно объясняется образованием на поверхности титана защитных пленок. Пассивное состояние металла можно считать устойчивым только в том случае, если оно самопроизвольно возобновляется, например, после внешнего механического разрушения защитной пленки. [c.102] Возможность возобновления пассивного состояния металла изучалась при определении влияния зачистки (обновления) поверхности металла под раствором, как это было предложено Г. Б. Кларк и Г. В. Акимовым [145] на приборе, описанном в работах [118], [119]. Для выяснения роли кислорода в процессе самопассивации титана часть опытов проводилась в ат.мосфере аргона. Аргон из баллона с содержанием кислорода ие более 0,01 % тщательно очищался от кислорода до содержания его в пределах 0,00001—0,000001 %. [c.102] Зачистка поверхности образца осуществлялась до установления постоянного (в пределах 10—15 мв) значения потенциала. После этого зачистка прекращалась и снималась кривая изменения потенциала металла во времени. Перемешивание раствора проводилось вращением наждачного камня с линейной скоростью 35 м/мин, находящимся на расстоянии 1 мм от поверхности образца. Материалом для этих исследований служил титан марки ВТ1 стандартного состава (см. табл. 5). [c.102] В более концентрированных (10% и более) растворах серной и соляной кислот титан после зачистки поверхности не возобновляет пассивного состояния в неподвижном растворе. Если же перемешивать раствор (например, 10%-ную H2SO4), то титан после зачистки переходит в пассивное состояние, которое, однако, будет устойчивым только в условиях непрерывного перемешивания раствора (фиг. 60, а). [c.103] В растворах 0,33 /о H2SO4, 1 н. Na l, 1 н. NaOH в атмосфере аргона титан после зачистки поверхности также переходит в пассивное состояние, хотя его потенциал и не достигает значений, соответствующих пассивному состоянию в этих средах в атмосфере воздуха. Это объясняется, по-видимому, снижением скорости катодной деполяризации вследствие отсутствия кислорода. Этот вывод подтверждается результатами коррозионных испытаний (табл. 39). Следовательно, в слабо кислых, нейтральных и щелочных средах, а также в азотной кислоте титан может самопроизвольно возобновлять пассивное состояние после механического удаления защитной пленки даже в отсутствии кислорода, растворенного в электролите. Вполне вероятно, что титан может пассивироваться не только кислородом, растворенным в электролите, но также и взаимодействовать с кислородом воды или анионов электролита, например ионов ОН-. [c.105] В рассматриваемых нами случаях коррозии титана (за исключением азотной кислоты) окислителями (катодными деполяризаторами) являются ионы водорода и кислород, растворенный в электролите. Полученные экспериментальные результаты позволяют обобщить возможные случаи, которые могут встретиться при коррозии и самопассивации титана в различных сре,дах в присутствии и отсутствии ислорода. [c.105] На фиг. 61 делается подобная попытка на основе анализа схематических поляризационных кривых титана в различных элект1ролитах. [c.105] Вернуться к основной статье