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チタン棒およびチタン電極の化学的性質

チタンは耐食性に優れた金属です。 チタンの熱力学データによると、チタンは熱力学的に不安定です。 チタンが溶解して Ti2+ を形成すると、その標準電極電位は非常に負(-1.63V)となり、その表面は常に不動態酸化膜で覆われます。 その結果、チタンの安定した電位はプラスの値にシフトします。 たとえば、25 度の海水中でのチタンの安定電位は約 +0.09V です。 化学ハンドブックや教科書には、チタン電極の反応に対応するさまざまな標準電極電位が記載されています。 これらのデータは直接測定されたものではなく、通常は熱力学データから計算されることに注意することが重要です。 異なるソースはいくつかの異なる電極反応を表す可能性があり、その結果、報告されるデータにばらつきが生じます。

 

チタンの電極電位データは、その表面が非常に活性であり、通常は自然に形成された酸化膜で覆われていることを示しています。 したがって、チタンの優れた耐食性は、その表面に密着性と保護性に優れた安定した酸化皮膜が存在することによって生まれます。 この自然酸化皮膜の安定性がチタンの耐食性を決定します。 チタンおよびチタン合金(チタン棒、ワイヤー、シートなど)は、強い耐食性を示します。 ただし、以前の Web サイトのコンテンツで説明したように、耐食性はグレードによって異なる場合があります。

 

理論上、保護酸化膜のP/B比は1より大きくなければなりません。1未満の場合、酸化膜が金属表面を完全に覆うことができず、保護できません。 この比率が高すぎると、酸化皮膜内の圧縮応力が増大し、亀裂が発生しやすくなり、保護効果が失われます。 チタンの P/B 比は酸化膜の組成と構造に依存し、通常は 1 ~ 2.5 の間に収まります。 この基本的な観点から、酸化チタン膜はより優れた保護特性を有することができます。

 

チタンの表面が大気や水溶液にさらされると、直ちに新たな酸化皮膜が形成されます。 例えば、室温では、大気中の酸化膜の厚さは 1.2-1.6 nm で、時間の経過とともに徐々に厚くなります。 70 日後、自然に 5 nm まで厚くなります。 545 日後、徐々に増加して 8-9 nm になります。 人為的に酸化条件を高める(加熱、酸化剤の使用、陽極酸化など)と表面酸化膜の成長が促進され、比較的厚い酸化膜が得られ、チタンの耐食性が向上します。 このように、陽極酸化および熱酸化された酸化皮膜は、チタンの耐食性を大幅に向上させます。 当社のお客様は、当社のチタンロッドとワイヤーを使用して多数の同様の製品を作成し、この方向性を確認しています。

 

チタンの酸化皮膜(熱成膜、陽極酸化皮膜を含む)は通常単一構造ではなく、その組成や構造は形成条件により変化します。

 

 

78チタンバー
07チタン繊維

67チタン電極板

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