金属钛在碱性溶液中的腐蚀电化学的研究

金属钛在碱性溶液中的腐蚀电化学的研究 曲阜师范大学 硕士学位论文 金属钛在碱性溶液中的腐蚀电化学研究 姓名:范文娟 申请学位级别:硕士 专业:无机化学 指导教师:孔德生 20090401曲阜师范大学硕士学位论文 摘 要 钛金属由于自身的特殊性能成为一种应用广泛的金属,从钛的工业价值、资源寿命和 发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三 金属’’,世纪将是钛的世纪。钛的广泛应用为社会带来了巨大的经济效益,钛的研究及 应用将越来越引起各国重视。钛被用于生产和生活的各个领域,并发挥着重要的作用。与 此同时,钛的防护问题也已经引起了人们的高度重视,越来越多的学者加入到钛防护研究 中。本文用电化学技术研究了金属钛在氢氧化钠溶液中的腐蚀行为,以及几种阴离子对钛 在氢氧化钠溶液中腐蚀行为的影响,旨在探索研究金属钛腐蚀行为的电化学方法。 钛电极表面能自发形成一层有保护作用的氧化膜,从而使钛具有良好的耐腐蚀性能。 这层氧化膜上的析氧反应,以及析氧反应对膜的表面性质的影响,是钛基体研究和应用的 一个重要的课题。本文研究过程中,尝试应用线性行扫描、开路电位、循环伏安等现代电 化学方法来研究金属钛电极在氢氧化钠溶液以及含有氟离子,硫离子、硫代硫酸根离子的 氢氧化钠溶液中的腐蚀行为。通过对比不同介质溶液中所测到的极化曲线、开路电位一时 间曲线和循环伏安曲线,我们可以分析得知电化学行为的变化情况,从而推知钛的腐蚀行 为变化。 通过分析实验所得结果可知,在室温下,金属钛电极在.氢氧化钠溶液中具有良 好的耐腐蚀性能,该溶液中存在的一定量的氟离子会破坏钛电极表面的氧化膜,加快腐钛 的蚀速度,硫离子和硫代硫酸根离子不会明显破坏钛表面的氧化膜,钛仍然具有一定的耐 腐蚀性能。另外,电化学研究方法中的一些参数设置会对钛电极的腐蚀行为 有一定的影响。 线性扫描、循环伏安中的扫描速率越快,钛的腐蚀速度就越快;开路电位法中恒电位抛光 的电压越高,金属钛的腐蚀也越快。这一系列研究工作表明,电化学技术是探究金属钛的 腐蚀行为的有效方法,本文研究结果对深入认识介质条件对钛腐蚀行为的影响以及对钛的 腐蚀防护,具有重要的参考价值。 关键词:钛腐蚀行为耐腐蚀性能线性扫描开路电位循环伏安曲阜师范大学硕士学位论文. ,. , ” ” .屺 .痂 .. . / ,, . . , . . 嗽 , ., ,. , , .,’. , . . , , 。,. 厶. 小 . ... , . .. :, , , 曲阜师范大学博士/硕士学位论文原创性说明 在口划“?” 本人郑重声明:此处所提交的博士口 硕士口 论文《金属钛在碱性溶液 中的腐蚀电化学研究》,是本人在导师指导下,在曲阜师范大学攻读博士口 硕士口学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包 含 他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和 集体,均已在文中已明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名: 嗍彩/ 婿 曲阜师范大学博士/硕士学位论文使用授权书 在口划“? 《金属钛在碱性溶液中的腐蚀电化学研究》系本人在曲阜师范大学攻读 博士口 硕士口学位期间,在导师指导下完成的博士口 硕士口学位论文。本 论文的研究成果归曲阜师范大学所有,本论文的研究内容不得以其他单位的 名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定,同 意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和 管阅。本人授权曲阜师范大学,可以采用影印或其他复制手段保存论文,可 以公开发表论文的全部或部分内容。 日期:卯? 阼者签名:/勿螈 日期:。/一厂 导师签名:私文髦‘曲阜师范大学硕士学位论文 第一章绪论 、研究背景 钛及其合金具有密度小、比强度高、工作温度范围宽、耐介质腐蚀和良好的生物相容 性能,在航空、军事、民用等各个领域已经得到了广泛的应用【。由于金属钛独特的优点, 使其一跃成为上世纪五十年代以来非常突出的稀有金属。世界各国纷纷加大对金属钛研究 及生产的投入,并取得一系列重要成果。今年来,中国钛工业发生了深刻变化,对钛工业 的投资热情高涨,我国钛工业获得快速发展。目前我国已经成为继美国欧洲后的第三大钛 消费引。随着钛应用的越来越广泛,对钛的耐腐蚀性能及缓蚀剂的研究也受到人们越来 越多的关注。 电化学技术的应用正日益受到人们的高度重视,例如,燃料电池和电池提供轻便的, 可以移动的供能方式,成为高性能电动车,微电子技术、通信技术的重要组成部分;基于 电化学原理的电分析技术和电化学传感器为生物技术、工业和环境检测以及日常生活提 供了研究和分析。电极是一种特殊的多相化学体系。这种多相化学体系不仅在自然界中广 泛存在,如金属的腐蚀过程,人们还在生产实践活动中广泛应用这种多相化学体系,很多 学者用来研究金属腐蚀过程行为。现代计算技术,包括曲线拟和、数值模拟技术,极大的 增强了分析处理复杂电极过程的能力,可方便快速地得到大量有用的电化学信息【。 近几年来有关金属钛腐蚀方面的研究备受学者关注。研究有学者对钛在一些电解质溶 液中的腐蚀行为进行了研究,并取得显著效果,对生产实践提供了有效指导。有关钛在碱 性溶液中的腐蚀性能研究也有一些报道,研究表明在大多数碱性溶液中,钛有良好的耐腐 蚀性能,腐蚀速率随着溶液的浓度和温度而渐增,在碱液中有氧、氨、二氧化碳存在时, 会加速钛的腐蚀,但是钛即使在高温高浓度的氢氧化钠溶液中也有较强的耐腐蚀性能【。 本文主要是用电化学的方法来研究金属钛电极在氢氧化钠溶液中的腐蚀行为,通过一系列 的实验数据来分析氟离子、硫离子、硫代硫酸根离子对氢氧化钠溶液中的钛的腐蚀行为的 影响。 、钛及其基本性质 .、概述 钛在地壳中的蕴藏量很大,仅次于铁、铝、镁,位列于金属元素的第四位。年被 英国牧师、业余矿物学家格内戈尔在黑色的磁铁矿砂中首先发现【】。年德国化学家克 拉普洛斯通过对红金石的分析,鉴定出这是由一种新元素构成的氧化物,并将其 命名为,取“大地之子之意。但是由于钛是一种高化学活性的金属,与氧的结合 力非常强年,很难从矿石中提取,直到年才首次提取成功。卢森堡科学家克劳尔用 纳和镁成功还原了,首次在工业条件下制得了海绵纯钛,从此拉开了钛的工业化生产曲阜师范大学硕士学位论文 和应用的序幕。 .、钛的基本性质 金属钛位于元素周期表中的第四周期副祖,与锆、钽、铌、铬同属一祖元素。 钛的原 子序数是,原子核由个质子和个~个中子组成。原子量是.,属过渡金属 元素。钛的核外电子结构为,其中电子和电子的电离势较小,都在 以下,而电子的电离势均在以上,所以钛原子的价电子是,钛的最 高化学价通常是正四价。 ..、钛的物理性质 纯金属钛呈银白色。钛具有良好的耐热性,熔点为。,比铁、铝的熔点高。 钛的密度为./,仅为铁的.%。常温下,钛为相,呈低温密排六方结构,在 转变为体心立方结构的相;..的相变点在?。纯钛的电阻率和导热 率与奥氏体不锈钢大致相当。钛的比容与奥氏体不锈钢相当,但由于密度小,则热容小, 容易加热,也容易冷却。虽然钛的拉伸强度为~,但一般的钛合金可达~ ,甚至达。因此,钛合金的比强度强度对密度的比值,比目前其他 任何材料都大【,】。此外钛还具有热导率低,导电能力差等特点。 ..、钛的化学性质 钛是~种化学活性很高的金属,这是由于钛的原子半径较大,亚层和外层有未充满的 电子,因此极易与外界物质发生反应【】。钛是一种耐大多数介质腐蚀的金属。特别是在中 性、氧化性和海水等介质中有极高的抗蚀性。在海水中的抗蚀性比铝、不锈钢和镍还要高。 在稀释的硝酸、硫酸、盐酸及混合酸中有着良好的耐腐蚀性,但在浓酸及热 的有机浓酸中, 耐腐蚀性不佳【】。以下重点分析钛在空气和腐蚀性化学介质中的化学性质: 钛的氧化 钛在室温至?以下的空气中发生氧化时能形成稳定致密的氧化膜,生产的氧化膜成 分为、、,还可能含有、,其氧化膜致密度‘.,大于,因 此氧化膜能阻止氧向基体中扩散,使其不发生继续氧化,所以纯钛在?以下可以长期 工作,在?以下,钛的氧化符合抛物线规律,当温度高于,氧会迅速穿透氧化层 继续氧化。氧的扩散是通过所成的表面氧化膜在钛中溶解开始的,氧向金属的内部晶格扩 散。扩散的速度取决于氧化物的溶解速度。当温度继续升高达到。以后,氧化膜不仅 仅发生溶解现象,而且开始变的疏松、开裂和破碎,因此空气中的氧不断与未氧化的钛表 面接触,氧化反应变的剧烈,氧化膜完全失去了保护作用。 钛的氮化 钛在常温下不与氮发生反应,当温度超过以后钛与氮开始反应,超过。以 曲阜师范大学硕士学位论文 后,钛与氮的反应速度加快,超过?以后钛能在氮气中燃烧,在熔化时钛与氮的反应 更为剧烈。钛与氮气反应的主要产物为和的化合物以及固溶体,在钛的表 面形成氮化膜,这层膜与金属基体紧密结合,起到了进一步阻止钛被氮化的作用,但温度 升高以后,特别是随着氮化膜的增加,氮化膜破裂,阻碍作用下降,但钛对氮的吸收速度 比对氧的吸收速度低。虽然钛的氧化膜中的化学稳定性很高,但不会阻止高温下氧向 钛基体中扩散,在?下,会与氧反应,重新生成钛的氧化膜及释放出氮气。 钛的氢化 钛与氢的反应是一个可逆的过程,这与钛和氧的反应是不同的。当温度超过以 后,钛吸收氢,但吸氢的过程比较缓慢,温度超过以后,钛的吸氢速度加快,在 ?.?吸氢达到平衡,温度继续升高,吸氢量不增加,反而下降。钛.氢反应后主要生产 、化合物和溶体。由于氢原子的半径小,在钛中有很高的扩散速度,因此 钛与氢反应不会形成表面薄膜,而且钛的溶氢量很大,原子钛可以溶解原子氢,是 一种很好的储氢材料。另外,钛还可以从酸洗腐蚀液中吸氢以及高温大气中吸氢,产生类 似与钢的氢脆现象。 钛的卤素化、硫化和磷化 钛在室温下,能与卤族元素氟发生反应,温度升高到?时反应加剧,生成固 态, 并释放出约/的热量。钛在室温下还会与氯发生反应,且在?以上反应变的 剧烈,生产固态,释放出/反应一半的热量。室温下钛与溴或者碘不发生反应, 但是温度达到??时,钛与溴反应生成固态,释放热量为/,在? 时,钛开始与碘发生反应,温度达到?以后反应加快,生成气体。 钛与磷在温度超过?时发生反应,生成,温度高于?时生成。室温下, 硫与钛不发生反应高温时,钛与熔化的硫均能发生反应,生成,当钛熔化后,与气体 硫之间的反应加剧,放热量大约为/,钛与硫反应的主要产物为、、、 、。 钛的化学介质腐蚀化 钛在腐蚀介质中具有优异的耐腐蚀性能,例如硝酸、硫酸、盐酸、以及它们的混合溶 液中,钛具有良好的耐腐蚀性能。钛仅在浓度较高的加热还原性酸中,发生剧烈腐蚀。钛 在工业大气和海洋大气条件下具有优异的腐蚀性,如在海洋大气中进行十年的腐蚀实验, 结果腐蚀速度仅为./。 钛在各种介质中的耐腐蚀性能,取决与它的表面膜的稳定性。钛是具有强烈钝化倾向 的金属,在空气中能生成一层稳定的氧化物保护膜。在氧化性或中性水溶液中,钛的氧化 膜很快溶解,失去保护钛表面的作用,迅速发生腐蚀。 下面表列出了工业纯钛在有机酸、无机酸、有机化合物、碱溶液和盐酸溶液 中的耐 腐蚀性能。 曲阜师范大学硕士学位论文 表:工业纯钛在有机酸、无机酸、有机化合物、碱溶液和盐溶液中的耐腐蚀 性能 介质 浓度 温度/? 腐蚀速度 耐蚀性评估 /. 优 . 沸腾 良. 优 盐酸 沸腾 . 差. 良 沸腾 . 差. 差. 优 沸腾 . 差 硫酸 . 良. 良. 差. 优 . 硝酸 沸腾 良. 优 : . 硝酸盐酸 优 : 沸腾 . 优. 优 . 氢氧化钠 沸腾 优 沸腾 . 良 . 海水 优 氢氟酸差 沸腾 . 良 甲酸. 差. 良 草酸 . 沸腾 差 醋酸 沸腾 . 优 、、、正磷酸和某些热的有机酸对的腐蚀作用较强,特别是,不 管浓度或温度高低,均有很强的腐蚀作用。因此,是钛及其钛合金金相常用的腐蚀剂, 也是酸洗液的主要成分。钛对各种浓度的和铬酸稳定性极高,在碱溶液和大多数有 曲阜师范大学硕士学位论文 机酸及化合物中也很耐腐蚀。 .、钛的用途【删 钛于年被发现,本世纪中叶进入工业生产,它用途广泛,是现代工业之母。钛 及钛合金作为一种有效的耐蚀材料,正在世界各国推广应用,且呈急剧增长的趋势。目前, 钛及钛合金广泛应用于化工机械、制碱、冶金、石油、医药等行业中的压力容器、换热器、 塔器、蒸发器、搅拌器、冷凝器、反应釜以及储运设备等。从钛的工业价值、资源寿命和 发展前景看,随着新的技术革命和工业技术革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第 三金属,二十一世纪将是“钛的世纪”。金属钛在地壳中的储量很大,比铬,镊,甚至 比铜更为丰富,是地球上蕴藏量占第四位的金属元素,但在通用工业和防蚀 工程上钛还可 称为一个新金属。钛的应用是从航空航天等军用方面开始,逐渐向通用工业推广。在航空 航天领域,基于优先考虑力学性能,开发出许多钛合金。但在防蚀工程中,耐蚀性是头等 重要性能,主要采用工业纯钛。在不注明的情况下,一般选用。.和? 合金用于更苛刻的环境,如还原性酸和隙缝条件,扩大了工业纯钛的适用范围。我国钛材 逐渐应用推广到全国六十多行业,获得了良好的经济和社会效益。 钛的应用是从航空航天等军用方面开始的,逐渐向通用工业推广的。由于介质的氧化 性,钛是各种金属中最耐腐蚀的,因此,钛已广泛用作氯碱工业的尺寸稳定阳极,造纸工 业的漂白设备,有机中间体生产中的换热器,泵阀,管道和容器,污染控制装置和人体植 入物等,成为钛的最大用户。钛对于自然水,海水和高温水蒸汽都不会发生任何形 式的腐蚀。在热水或高温水中,钛的外观可能失去光泽,但不会发生腐蚀,因此钛在所有 天然水中是最理想的耐蚀材料,在海水中尤其可贵。钛在有机化合物中显示很强的耐蚀性, 因此,在有机合成工业中应用日见广泛。年代,世界上关于钛及钛合金应用方 面的开发, 倾向于与日常生活直接相关的用品.现在采用将钛的特性充分结合在一起的方法,既可以 保证作为民用品所具有的性能,又可以制造具备新品质的商品。 由于钛特殊的性能,钛合金还是理想的空间材料。近年来,军用飞机的飞行速度越来 越高,传统的铝合金已无法胜任。美国的工程师用钛制造了一种超高速喷气飞机,取名“黑 鸟,时速超过了,使人们再次对钛刮目相看。在钛原子能工业中,用于制造核反 应堆的主要零件,在化学工业中,钛主要用于制造各种容器、反应器、热交换器、管道、 泵和阀等。若把钛加到不锈钢中,只加%左右,就大大提高抗锈本领。人们称它为未来 的钢铁、世纪的金属。极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比不锈钢 倍,使用寿命比比不锈钢长倍以上。在电影的底片和正片制作中,需要使用多种强酸 强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重,洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月, 年西安电影制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间,齿轮丝毫没有腐蚀。 金属钛具有良好的生物相容性,可以与骨组织紧密牢固地结合。世纪年代, 瑞 典生理学家布瑞玛克教授在做兔子骨髓实验时,将一只含钛的金属管子留在兔子胚骨内, 曲阜师范大学硕士学位论文 实验结束后发现金属管子拔不出来,与骨结合异常牢固。在这一成就推动下,近二十年钛 的医用价值蓬勃地发展起来。年月日,世界第一颗全植入人造心脏终于在美国开 始起跳。这颗用医用塑料和金属钛制造的人造心脏由四部分组成,即金属钛制成的心脏本 体、一个微型锂电充电电池、一个计算机控制系统以及外接电池组。整个人造心脏的大小 跟一个柚子差不多,重约。人造心脏本体将取代患者心脏的左右心室,微型锂电池 和控制系统将植入患者的腹腔,向人造心脏提供动力,并根据身体需要调节泵血速率。德 国利用钛金属制造的人造心脏也有望投入使用。迄今传统的人造心脏只能支持人心脏左心 室的血液循环,而’’系统则能交替地支持两个人工心室的血液循环。新型人造心 脏已经在动物身上进行了长达十年以上的实验,效果非常显著。这给心脏病危重患者带来 了生的希望。今年如果有恶性肿瘤除掉,在目前捐献器官十分困难的情况下,采取更换钛 制心脏的方法是一项重要的选择。 近十年来,种植义齿是牙科领域中发展最快,最令人兴奋的一个分支,被誉为人类第 三副牙齿。种植体是由纯钛制成的,它质轻、强度高、抗腐蚀、熔点高、延展好,极其与 骨组织相结合。目前,外科接骨常用的是不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合 之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产 生危害。如果改用钛制的“人造骨胳将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片 与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包 在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛 被人们赞誉为“亲生物金属。。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肘关节、头盖骨、 主动心瓣、骨骼固定夹等方面。钛无毒,又与人体组织和血液有良好的相容性,因此,钛 是一种理想的生物材料。钛骨头、钛制心脏起搏器不受雷雨天气的影响;钛 义齿在头面部 检查中不须拆除修复体。 目前医学界公认的人造骨骼替代材料是金属钛的合金材料和羟基磷灰石材料,但它们 各自存在着不可克服的缺陷,使众多的科学家为之苦恼;金属钛有强度和良好的韧性,.很 接近生物骨骼的要求,但植入人体或生物体后,往往难以产生理想的生物相容性,缺乏生 物活性,只是简单的机械物理结合,使这种材料的应用受到很大的限制;羟基磷灰石是与 骨骼成分一样的陶瓷材料,做成人造骨骼后,实验表明,植入生物体后虽然均有很好的生 物相容性,但强度和韧性却很低,始终不能成为骨骼的理想替代品。也极大的限制了它在 医学领域的应用。德国人于年发明了人工髋关节置换术,他首先使用象牙做成 的股骨头置换髋关节。 于本世纪年代开始采用金属材料钴合金做髋关 节的单杯置换术。年在国内首先开始研制成功钛制人工关节,此项目在年或全 国科学大奖。金属钛具有良好的生物相容性和弹性模具,但其抗磨性能较差。传统方法中 医生给病人植入人造骨骼时,先要根据所需植入骨骼形状制备模型,然后用 金属钛等进行 “铸造,费时费力且精度不高。德国科学家最近发明一种新型制造工艺,可以利用激光 对金属钛等原材料按照特定尺寸进行三维切割,直接生产出伤者所需要的人造骨髓,这不 曲阜师范大学硕士学位论文 仅大大缩短制造时间而且精度也高。 我们生活中也常常用到金属钛,它的用途从高尔夫球杆、打撞球时排球用的圈圈、自 行车和网球拍的外框等等不一而足。钛金属被用来修理希腊帕得嫩神殿之类的古代建筑, 也被用于维修混凝土桥梁。钛金属也是一种在珠宝业界常被使用的材料。不只是因为珠宝 师喜欢它的坚固耐侵蚀,也因为钛金属可以透过各种电镀和加热的过程,产生出许多 种亮丽的颜色。 、腐蚀电化学研究方法 .、概述 电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。它是物理化学的一个分支,是研究电能 和电化学相互转化,以及和这个过程有关的定律和规则的一门科学。在物理化学的众多分 支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。腐蚀电化学研究方法是应用电化学原理与现 代电子技术,进行金属腐蚀过程的研究与测试。在腐蚀过程中电极表面状况随时间不断变 化,电极表面附近溶液的值,参加腐蚀反应的反应物及产物的离子浓度,以及电极表 面阴阳极面积之比也不断发生变化。通过测量研究这些数据,我们可以得知电极的腐蚀行 为。对金属腐蚀过程进行电化学研究和测量时,其具体的对象是腐蚀金属电极。腐蚀电化 学测试方法主要测定的参数之一是电极电位,它表明金属电解液界面结构和特性;之二是 表明金属表面单位面积电化学反应速度的参量一电流密度,大部分电化学测试都属于极化 测量范畴,即测定电极电位与外加电流之间的关系。 .、腐蚀电化学研究方法的特点 金属腐蚀的电化学过程与其他电化学过程如电镀、电解、化学电源等相比有其独 有的特点,因此腐蚀电化学研究方法也有着不同于电化学其他领域的特色。对金属腐蚀过 程进行电化学研究和测量时,其具体的对象是腐蚀金属电极,它具有如下特点: 金属腐蚀过程电极表面存在着多个电极反应,整个电极系统是两个或多个电极反 应的耦合系统,这些电极反应以最大程度的不可逆方式相互耦合,形成一个复杂的动力学 过程。因此在腐蚀电化学实验结果的分析与处理上,与单个电极反应的电极系统相比,存 在着区别。 电极系统中的主要电极反应之一即为腐蚀金属电极本身参加的反应??电极材料 的阳极溶解反应。在腐蚀过程中,电极表面状况不断地随时间变化,电极表面附近溶液的 值、参加腐蚀反应的反应物及产物的离子浓度、以及电极表面阴阳极面积之比也均不断 地发生变化,特别是在一些局部腐蚀的过程中,因此需要发展各种快速测量手段,以追踪 不同瞬间的电极表面状况下腐蚀金属电极的电化学行为。 腐蚀金属电极表面在一般情况下是不均匀的,而且电极表面呈现多层结构,在腐 曲阜师范大学硕士学位论文 蚀金属电极上存在着表面膜、腐蚀产物锈层以及一些腐蚀孔等。使得电极表面不光滑。有 时电极表面的不均匀性起着重要的影响,形成不同类型的局部腐蚀。因此不 能仅仅研究整 个电极表面总的电化学行为,而要发展能用于各种局部腐蚀反映其电极表面不均匀性的研 究手段。如微区电化学测量技术。 与其他电化学过程相比,腐蚀金属电极反应的速度相对比较低。通常自腐蚀电流 密度在./之间,因此要求相应的测试方法,特别是极低腐蚀速度的测试方法。 金属腐蚀的试验与研究方法有许多种。基于腐蚀的电化学性质,电化学测量方法被广 泛地用在腐蚀机理的基础研究、腐蚀试验和使用中的监控、腐蚀速度的测定等方面。金属 与合金对电偶腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂等的敏感性是用电化学方法预示实际 使用中的腐蚀行为的例子。 腐蚀电化学研究方法作为电化学测试方法的一种,与其他物理或化学的研究方法相比 测试速度较快,是一类快速测量的方法;测试的灵敏度也较高,当使用精密的检测仪器时, 可测出衅甚至数量级的电流变化。再者电化学方法测定的都是瞬时的腐蚀状况,能 够测出腐蚀金属电极在外界条件影响下瞬时的变化情况,并且电化学测试方法能连续地测 定金属电极表面腐蚀状况的连续变化。此外,它是一种“原位” .的测量技术,能 体现金属电极表面的实际腐蚀情况【,】。 .、腐蚀电化学研究方法的类型【, 根据腐蚀金属电极的特点,可以将腐蚀电化学研究方法分为以下几类: 借鉴和利用电化学其他领域中的研究方法和测量技术,根据腐蚀金属电极的特点 和特殊要求,加以改造和发展,成为腐蚀电化学的研究和测量手段。这类方法很多,大部 分属于电化学动力学的研究范围,故成为金属腐蚀过程的“电化学动力学研究方法。 为只有在研究腐蚀金属电极中所遇到的问题而建立的特有的电化学研究和测量 方法。如测定小孔腐蚀特征电位的电化学测量方法、各种微区电化学测试技术等。这类方 法可成为“专用的腐蚀电化学研究和测量方法’’。 利用模拟装置研究特殊腐蚀形态的电化学研究和测量方法。如用闭塞电池方法模 拟研究电偶腐蚀、大气腐蚀研究的模拟电池装置、应力腐蚀开裂裂纹尖端的模拟装置等。 电化学方法是与近代物理表面分析技术相结合的测试方法。这种方法可实现“原 位”测量,研究金属腐蚀过程表面状态的变化。如电化学调制光谱、利用激光椭圆术、表 面增强光谱、光声谱等“原位”测量金属上成相膜的变化和某些腐蚀电极反应产物 等。在上述各类腐蚀电化学研究方法中,电化学动力学的研究方法是最基本的。 .、腐蚀电化学研究方法的发展 随着电化学理论的不断完善,腐蚀电化学研究方法得到相应的发展。在金属腐蚀的电 曲阜师范大学硕士学位论文 化学测量中,和他的同事在年提出了线性极化的重要概念,虽然线性极化技术 有着一定的局限性,但它还是实验室和现场快速测定腐蚀速度的一种简单而可行的方法。 许多腐蚀工作者在随后的十余年中,又做了许多工作,完善和发展了极化电阻技术。 和他的同事在研究腐蚀热力学的基础上绘制了大多数金属一系统的电位一 图,并且用热力学和动力学结合的研究方法,发展了一个预示金属所处腐蚀状态的方法。 通过实际腐蚀体系电位图的测定与绘制可以确定均匀腐蚀、孔蚀、钝化或不腐蚀各状 态。 同时随着电子技术的迅速发展,电化学测试仪器也获得了快速发展,能用于腐蚀电化 学测试的新仪器不断出现,使试验操作和测量数据处理更加简便,从而推动了腐蚀电化学 研究方法的发展。 、论文的总体思路 金属钛的应用范围非常广泛,未来,钛材在氯气生产,废水处理设备,航空航天,汽 车制造等领域的应用前景更为广阔。金属材料在各种环境作用下发生的腐蚀遍及国民经济 各部门,造成了巨大损失。因此金属钛的腐蚀行为研究成为腐蚀电化学的一个重要的研究 领域。电极是一种特殊的多相化学体系,它的热力学和动力学的性能,既可方便地通过电 极电位和电流反映出来,又很容易受外加电位或电流的影响而改变。本论文是用金属钛做 为工作电极,应用电化学中的线性扫描、循环伏安、开路点位等研究手段来研究电极上的 电化学参数的变化,从而研究钛电极在氢氧化钠溶液中的腐蚀行为及几种阴离子对钛电极 腐蚀行为的影响。 .、研究过程存在的问题 在常温下使用电化学方法测试金属的腐蚀在金属腐蚀与防护方面有广阔的应用前景, 但是由于金属钛的表面很容易生成一层致密的保护膜,所以,在进行实验的测量之前,要 快速的打磨出一个新鲜的电极表面。钛在酸性,碱性以及中性溶液中的电化学行为是不同 的,电解液中加入不同的阴离子对金属钛的影响也不同,因此,选择合适的溶液及浓度显 得格外重要。另外,受试验设备等客观试验条件的限制,对于结果的准确性会产生一定影 响。 .、研究的目的和意义 本论文主要研究在氢氧化钠溶液中,几种阴离子的存在对金属钛电极腐蚀行为的影 响。金属钛是一种多用途的结构金属,随着我国钛工业的发展,在强腐蚀环境中所显示出 的优异的化学稳定性和在电解质中强的自钝化能力,日益引起人们的关注,是钛及其合金 产品的增加速度超过了其它金属,近十几年来,在不锈钢和镍基合金之后,石油化工企业 曲阜师范大学硕士学位论文 钛制设备应用逐渐增多,有其在尿素、氯碱、石油炼制等生产设备中大都采 用钛及钛合金。 只要选材合理,大多数钛制设备的使用寿命都比较长,钛的防护往往不被人们所重视,由 于各种原因发生的事故也相当多。另外由于钛材较昂贵,制造的设备也很重要,所以,研 究金属钛的腐蚀具有很重要的现实意义,通过研究,可以找到促进或抑制金属钛腐蚀的离子 或溶液。以便于金属钛更好地应用于工业生产中。综上所述,已经知道了金属钛的良好的 性质,以及很广阔的应用前景,所以,在前人研究的基础上,选择研究金属钛的腐蚀电化 学具有重要的意义。 从更大意义上看,一个国家钛产量的多少及使用情况,标志着国家的科技水平、军事 实力、经济实力的强弱。所以,研究钛在各种环境中的腐蚀行为,对促进工业发展、增强 产品竞争的活力,是非常必要的,也是现代技术发展的方向。 曲阜师范大学硕士学位论文 第二章钛在碱性溶液中的循环伏安法研究 、引言 电极在不同的电解质溶液中有不同的腐蚀行为,很多学者对在酸性及其中性的某些电 解质溶液中,钛电极的腐蚀过程及机理进行了大量研究。循环伏安法是电化学方法中最常 用的实验技术,也是电化学表征的主要方法跖。该实验方法具有方便、快速、获取信息量 多的特点。本章采用循环伏安法研究钛金属电极在碱性溶液中的腐蚀行为以及氟离子、硫 离子、硫代硫酸根离子等的存在对钛电化学行为的影响,从而推知其耐腐蚀性能的变化。 、理论部分 控制研究电极的电势,以三角形的脉冲电压加在工作电极上,得到的电流电压曲线包 括两个分支,如果前半部分电位向阴极方向扫描,电活性物质在电极上还原,产生还原波, 那么后半部分电位向阳极方向扫描时,还原产物又会重新在电极上氧化,产生氧化波。因 此一次三角波扫描,完成一个还原过程和一个氧化过程的循环,故该法称为循环伏安法, 其电流一压曲线称为循环伏安曲线。如果电活性物质可逆性差,则氧化波与还原波的高度 就不同,对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到伏。 循环伏安曲线不仅能够发现其它方法难以发现的中间状态嗍,明确中间状态发生的电 势范围以及中间状态的存在形式和稳定性,推知电极反应机理、电极反应的可逆性、‘电极 过程的速控步骤,而且能够检测伴随电化学反应发生的化学反应的过程【】:通过对扫描曲 线的分析,不仅能够估算电化学参数,还可进一步求算热力学常数【。循环伏安法已 广泛应用于电化学反应的研究。 对于电极反应.一,各种电极反应特征和有关参数的关系如下 各类电荷跃迁电极反应特征及参数的求算公式 在可逆反应中: 磊与扫速,无关, 蝇昂一‰?/ 一刈,,垅常数 栌%丁’场陀’,忽 护. ? 其中,参数昂表示峰电流;彳表示峰面积;啪/表示扩散系数;/ 。 表示溶液初始浓度;表示线性扫描速度。曲阜师范大学硕士学位论文 进行多次反复扫描时,可得到几乎是一样的曲线,如果扫描的起始与终止电位都与忿 相距很远,那么 岛?/百 取?/.一 在准可逆反应中: 耳随扫速移动,在低扫速,可接近/ 忱实际上与扫速有关,仅在理.时, 刈 增加扫速,响应看来接近不可逆过程 对于可逆和准可逆反应,有 忍岛岳;/ 利用公式?、、?可求得,局忍,刀等参数。 在不可逆过程中: 扫速增大倍,印向阴极移动/ 衫,耽对扫描速率是常数,反扫时没有电流。 不可逆电子转移过程扩散系数的理论计算公式::, 溯 . . 丝口./ 式中参数口表示峰电流;表示电极面积;/表示扩散系数;口表示 电子传递系数;表示电子转移数;.表示溶液本体浓度;/表示线性扫描 速度;屿为峰电位印与半峰电位偈耽之差。 关于动力学参数.的判断依据: 在可逆体系中 。.陀 在准可逆体系中.. 。伽,尼 在不可逆体系中 七。. 。,陀 关于电化学一化学偶联反应过程的判断依据 对于前行化学反应: 随扫速增加廓移向阳极,‖,彪则减小; 如‰一般大于,且随扫速增加而增加,在低扫速时趋近于。 对于可逆随后化学反应: 随扫速增加戽移向阴极; 扫速改变,‖,耽实际上恒定; 扫速减小,/。由减小。 对于不可逆随后化学反应: 曲阜师范大学硕士学位论文 在低扫速,移向阴极/?,在较高的扫速移动较少; 衫,尼与扫速无关;扫速增加,叫‰增加,并趋近于。 、实验部分 .、实验仪器 该实验要用到的仪器主要有:恒电位仪/恒电流仪及电化学研究软件;/ 型电子天平; 计;电化学工作站;各种型号的金相砂纸成分为:。; 电解池;电极饱和甘汞电极、对电极、钛电极。 .、实验药品 该实验要用到的药品主要有:氢氧化钠、硫化钠、硫代硫酸钠、氟化钠等均 为新购分 析纯试剂,二次石英亚沸蒸馏水。 .、实验方法 实验过程的主要环节有以下几方面: 钛电极制备:取纯度.%以上、电极面积为.的金属钛板条,以横截面 作为实验面,其余非实验面用环氧树脂密涂封。为了保证实验效果,在涂封试样前,先用 金相砂纸打磨抛光,用二次蒸馏水充分清洗并干燥。 钛电极预处理:为了保证每次实验钛电极有一个新鲜的表面,实验前分别用、 、金相砂纸逐级打磨到光亮,每次打磨后用二次蒸馏水多次冲洗,最后使其自然风干 后放入电解池备用。在每次正式测量之前,将工作电极先在一电压下极化处理一分钟, 以保证实验结果的有效性。 按电解池装置装好。电池体系为三电极体系,工作电极是钛电极,铂电极为辅助 电极,饱和甘汞电极为参比电极,本文实验所指电极电位都是相对于该参比电极 的电极电位。参比部分与研究部分之间用带鲁金毛细管的盐桥隔开,本实验的温度均为室 温。 ,以不同的 进行循环伏安曲线扫描时,设置循环扫描电位范围在一.? 扫描速率扫描。 、结果与讨论 .、氢氧化钠溶液体系 钛电极表面很活泼,极易与氧气结合生成致密的二氧化钛氧化膜,导致实验重现性很 差,影响实验效果。为了使实验有较好的稳定性和重现性,实验前先将钛电极在极化 曲阜师范大学硕士学位论文 处理,以除去电极表面可能存在的氧化物【。图.是一.~之间钛电极在. 溶液中的循环伏安曲线。从起始电位一.进行电位扫描,测定钛电极在氢氧化钠 溶液中的循环伏安曲线。实验前先将钛电极在一极化处理,以除去电极表面金相砂 纸打磨抛光后可能存在的氧化物。从图中可看到,经一极化处理后的电极测得的循 环伏安曲线有较好的重现性。在.左右相对于饱和甘汞电极参比电极,下同出现的 氧化峰对应于金属钛的氧化。电位回扫过程中未出现相应的还原峰,说明金属钛的氧 化过程是不可逆的。第二圈的扫描中阳极峰已消失,而且扫描的电流密度几乎为零。这可 能是由于钛电极表面很活泼,生成了氧化物导致表面钝化,导致第一圈之后扫描电流密度 几乎为零,从而也使钛具有良好的耐腐蚀性能。 . ? 匕 .. ./ 扫速: 图.钛电极在.溶液中多圈循环伏安曲线 图.是钛电极在. 溶液中,以不同扫速扫描得到的循环伏安曲线中扫 描速度依次为/、/、/、/、/、/。从图中可以看 出,扫描速度为/时,扫描的第一圈阳极过程,在左右有一个很强的氧化峰,在 实验过程中我们也可以发现电极表面有大量气泡产生,这是氧气析出峰,在一.左右出现 阴极过程的还原峰。增加扫描速度,阴极峰的电位基本保持不变,而阳极峰出现正移现象。 扫描速度越快,流过钛电极的电流也越大,金属钛越易溶解,则钛的腐蚀越严重。这说 曲阜师范大学硕士学位论文 明扫描速度影响钛本身的耐腐蚀性能,扫速的加快会加速钛金属的腐蚀。 . ?尘 . 图.钛电极在. 溶液中不同扫速的循环伏安曲线 .娩 . . ? 垂. 一 了 ? . 一 . . 尼 // 图. 时在.溶液中 图 时在.溶液中电 电流密度与扫速的关系曲线 流密度与扫速平方根的关系曲线 图.、.分别是电位在和.时的电流密度与对应扫描速率的关系曲线,图 曲阜师范大学硕士学位论文 ?、分别是电位在和.时的电流密度与扫描速率平方根的关系曲线。在同一个 电位值下取不同扫速下的电流值,做电流与扫速及扫速的平方根的关系曲 线。电流密度与 扫描速度和扫描速度平方根的关系是近似呈线性关系变化的。种线性关系表明钛电极表面 的氧化膜上有近乎恒定的电流通过。两曲线的趋势都是随着扫描速度的增加,电流密度增 大。这种现象说明电极表面氧化膜的溶解和保护能力的减弱,由此可知扫描速度越大电极 表面上的反应速度越快,钛耐腐蚀性能减弱,金属钛的这腐蚀越严重。因此,扫描的速度 越快,钛电极表面形成的氧化膜不稳定,钛的耐腐蚀性能就越差。 / ; . / ? / 一/ 璧 / 图. .时在.溶液中电 图 .时在. 溶液中电 流密度与扫速的关系曲线 流密度与扫速平方根的关系曲线 .、含有氟化钠的氢氧化钠溶液体系 图为钛电极在含有.氟化钠和.氢氧化钠溶液中,在一。.电位范围内 扫描多圈的循环伏安曲线图。在左右出现~个不是非常明显的氧化峰,一附近出现 一个还原峰。电位回扫过程中未出现相应的还原峰,说明在该溶液中金属钛的氧化过程是 不可逆的。第二圈的扫描中阳极峰已消失,而且扫描的电流密度几乎为零。这是由于钛电 极表面很活泼,生成了氧化物导致表面钝化,随着扫描时间延长,表面氧化膜厚度和致密 度增加,导致第一圈之后扫描电流密度几乎为零,从而也使钛具有一定的耐腐蚀性能。由 此可知,在含有一定量氟离的氢氧化钠溶液中的钛电极仍然具有耐腐蚀性能。 图?为钛电极在含有.氟化钠和.氢氧化钠溶液中,以不同扫描速度扫描 的曲线。各曲线的扫描速度依次为/、/、/、/、/、/ 从图中可以看出,扫描速度为/时扫描的第一圈阳极过程,在左右有一个比较明 显的氧化峰,在实验过程中我们也可以发现电极表面有大量气泡产生,这是氧气析出峰, 在一左右出现不太明显的阴极过程还原峰。增加扫描速度,阴极峰的电位基本保持不变, 曲阜师范大学硕士学位论文 而阳极峰出现正移现象。扫描速度越快,流过钛电极的电流,也越大,金属钛越易溶解, 则钛的腐蚀越严重。这说明在加入氟化钠的氢氧化钠溶液中,扫描速度也同样会影响钛本 身的耐腐蚀性能,扫速的加快会加速钛金属的腐蚀。 在相同的扫速下,对比钛电极在含有不同浓度氟化钠的氢氧化钠溶液扫描所得循环伏 安曲线,由此来研究不同含量的氟化钠在该溶液中对钛电极电化学行为的影响。图、 .分别是扫速/、/下钛电极在含有.和.氟化钠的氢氧化钠溶 液中扫描得到的曲线对比图。从本实验所测图中我们可以观察到,氢氧化钠溶液中所含氟 化钠的浓度越大,腐蚀电流增大,同时金属钛阳极溶解过程中出现的氧化峰峰电位,约 左右大小和位置也发生变化。.. ? . / 图.钛电极在. . 溶液中的多圈循环伏安曲线 扫速:/ 随着放置时间的延长,阳极峰出现负移现象,同时通过阳极峰的电流增大;阴极峰都 在一左右位置几乎没有变化。这说明由于氟离子的增加而导致钛电化学行为 变化,金属 钛电极表面的氧化膜遭到更严重的破坏,因此氟离子会破坏电极表面的钝化 膜,从而破坏 金属钛自身的耐腐蚀性能,加快钛电极的腐蚀速度。 曲阜师范大学硕士学位论文 . . . 罢 . . . / . 图.钛电极在. 溶液中不同扫速的循环伏安曲线 ?. ?啷 巴 了 ?岳: ?啪 .... / 图钛电极在含不同浓度氟化钠的氢 图.钛电极在含不同浓度氟化钠的氢 氧化钠溶液中的循环伏安曲线 氧化钠溶液中的循环伏安曲线 扫速/ 扫速/ 图.、.分别是钛电极在加入氟化钠的氢氧化钠溶液中,电位在和.时的 曲阜师范大学硕士学位论文 电流密度与对应扫描速率的关系曲线,图.、.分别是电位在和.时的电流密 度与扫描速率平方根的关系曲线。在同一个电位值下取不同扫速下的电流值,做电流与扫 速及扫速的平方根的关系曲线。从图中我们可以发现,电流密度与扫描速度和扫描速度平 方根的是近似呈线性关系变化的。这种线性关系表明钛电极表面的氧化膜上有近乎恒定的 电流通过。两条线的趋势都是在相同的电位下,电流随扫描速度的增加而增大,电流密度 的增大表明氧化膜遭到破坏,出现逐渐溶解的现象。这说明在加入氟离子的氢氧化钠溶液 中,扫描速度越大电极表面上的反应也活跃,起保护左右的氧化膜受到的破坏越严重,钛 的腐蚀速度越快。由此可知,钛电极在加入氟离子的氢氧化钠溶液中的腐蚀速度也是随着 扫描速度的增加而加快。 . . 垂? 墓. 匕 . . / / . . 图. 时钛电极在. 图. 时钛电极. 溶液中电流密度与扫速的 溶液中电流密度与扫速平 关系曲线 方根的关系趋线 . . ? ? 京. 磊. , 宝 . .尼 /图. .时钛电极在. 图. .时钛电极在. . 溶液中电流密度与 .溶液中电流密度与 。扫速平方根的关系曲线 扫速的关系曲线 曲阜师范大学硕士学位论文 .、含有硫化钠的氢氧化钠溶液体系 有大量实验数据和文献资料表明,沸腾状态下,金属钛在质量分数为%的硫化钠中 耐蚀量./一下,属完全耐腐蚀【】。本实验是将金属钛电极放入含有硫化钠的氢氧化 钠电解质溶液中,研究不同含量的硫化钠对钛电极电化学性能的影响,并由此推知金属钛 在该实验所设定环境中自身耐腐蚀性能产生的变化。图.为钛电极在含.硫化钠和 .氢氧化钠的电解质溶液中,在一..电位范围内扫描多圈所得循环伏安曲线图。从 曲线上可看到,在左右出现一个很不明显的氧化峰,电位回扫过程中未出现相应的还 原峰,一附近出现一个还原峰。说明在该溶液中金属钛的氧化过程是不可逆的。第二圈 的扫描中阳极峰已消失,而且扫描的电流密度几乎为零。这是由于钛电极表 面很活泼,生 成了氧化物导致表面钝化,随着扫描时间延长,表面氧化膜厚度和致密度增加,导致第一 圈之后扫描电流密度几乎为零。这说明钛电极在含有一定量硫离子的氢氧化钠溶液中也能 够形成具有自身保护能力的保护膜,防止钛的加速腐蚀。由此可知,有硫离子存在时,氢 氧化钠溶液中的钛电极也具有良好的耐腐蚀性能。 . ?. ?一 巴 . .. ? 图?钛电极在. . 溶液中多圈循环伏安曲线 扫速: 图为钛电极分别在含有.和.硫化钠的氢氧化钠的溶液中,以不同扫描 速度扫描的曲线,各曲线的扫描速度依次为/、/、/、/、/、曲阜师范大学硕士学位论文 /。从图中可以看出,扫描速度为/时扫描的第一圈阳极过程,在左右有 一个比较明显的氧化峰,在实验过程中我们也可以发现电极表面有大量的气 泡产生,这是 . 罢. . . . . 图.钛电极在. 溶液中不同扫速的循环伏安曲线 . ? 尘 .《? ?一 夕一一一一 .. 只啸鄯刚 图. 钛电极在含不同浓度硫化钠的 图. 钛电极在含不同浓度硫化钠的 氢氧化钠溶液中的循环伏安曲 氢氧化钠溶液中的循环伏安曲 线扫速/ 线扫速/ 曲阜师范大学硕士学位论文? 尼 图. 时钛电极在. 图. 时钛电极在. . . 溶液中电流密度与 溶液中电流密度与 扫速平方根的关系曲线 扫速的关系曲线.. 巴 罢 占. 舌. . , 图. .时钛电极在. 图 .时钛电极在. .. 溶液中电流密度 。 溶液中电流密度与 与扫速的关系曲线 扫速平方根的关系曲线 氧气析出峰;在左右出现阴极过程还原峰,增加扫描速度,阴极峰的电位基本 保持不变, 而阳极峰出现正移现象。扫描速度越快,流过钛电极的电流,也越大,金属钛 越易溶解, 则钛的腐蚀越严重。这说明含有氟化钠的氢氧化钠溶液中,扫描速度也会影 响钛本身的耐 腐蚀性能。 图.、.分别是扫速/、/下,钛电极在含有.和.硫化 钠的氢氧化钠溶液中扫描得到的曲线对比图。从图中我们可以观察到,氢氧化钠溶液所含曲阜师范大学硕士学位论文 硫化钠的浓度增大,腐蚀电流并没有随着增大,阳极峰变得很不明显,阳极峰的电流没有 明显增加;阴极峰都在一左右位置几乎不变,通过电极的电流没有增大,这说明金属钛 电极表面的氧化膜没有因为硫离子的加入而受到更严重的破坏,因此硫离子不会破坏电极 表面的钝化膜,不会促进金属钛电极的腐蚀。 在同一个电位值下取不同扫速下的电流值,做电流与扫速及扫速的平方根的关系曲 线。图.、.分别是电位在和.时的电流密度与对应扫描速率的关系曲线,图 .、.分别是电位在和.时的电流密度与扫描速率平方根的关系曲线。从图中 可看出,电流密度与扫描速度和扫描速度平方根的关系是近似呈线性关系变化的,这种线 性关系表明钛电极表面的氧化膜上有近乎恒定的电流通过。随着扫描速度的增加,电流密 度也增大。这种现象说明电极表面氧化膜的溶解和保护能力的减弱,由此可知扫描速度越 大电极表面上的反应速度越快,钛自身的耐腐蚀性能减弱,金属钛的腐蚀越严重。因此, 扫描的速度越快,钛电极表面形成的氧化膜越不稳定,钛的耐腐蚀性能越差,腐蚀速度就 越快。 .、含有硫代硫酸钠的氢氧化钠溶液体系 . 巴 与 . .. ?. 图.钛电极在. 溶液中多圈循环伏安曲线 扫速;/ 大量实验数据和文献资料表明,在沸腾状态下,金属钛在饱和硫代硫酸钠溶液中具有曲阜师范大学硕士学位论文 优良的耐湿性能,其耐蚀量低./池。本实验是将金属钛电极放入含有硫代硫酸钠的 氢氧化钠电解质溶液中,研究硫代硫酸钠的存在对钛电极电化学性能的影响,并由此推知 金属钛在该实验所设定环境中自身耐腐蚀性能产生的变化。图?为钛电极在含有. 硫代硫酸钠和.氢氧化钠溶液中,在一..电位范围内扫描多圈的循环伏安曲线图。 在图中没有发现明显的氧化峰,一附近出现一个还原峰。电位回扫过程中未出现相应的 还原峰,说明在该溶液中金属钛的氧化过程是不可逆的。第二圈的扫描中阳极峰已消失, 而且扫描的电流密度几乎为零。这是由于钛电极表面很活泼,生成了氧化物导致表面钝化, 随着扫描时间延长,表面氧化膜厚度和致密度增加,导致第一圈之后扫描电流密度几乎为 零,从而也说明钛自身具有良好的耐腐蚀性能。由此可知,有硫代硫酸根离子存在的氢氧 化钠溶液中,钛电极具有良好的耐腐蚀性能。 图是钛电极在含有.氟化钠和.氢氧化钠溶液中,以不同扫描速度扫描 的曲线