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钛的腐蚀电化学研究

钛的腐蚀电化学研究

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：李鑫冉张勤号曹发和中山大学材料学院

钛及其合金在热力学上极其活泼(E(Ti/Ti)=-1.209 V),在水溶液和空气中可迅速在表面形成致密氧化膜,即使破裂仍可以快速修复,从而具有良好的耐蚀性,因此其作为结构材料广泛应用于苛刻腐蚀环境中。然而,该膜层对某些苛刻环境或离子敏感,... 详细信息

钛及其合金在热力学上极其活泼(E(Ti/Ti)=-1.209 V),在水溶液和空气中可迅速在表面形成致密氧化膜,即使破裂仍可以快速修复,从而具有良好的耐蚀性,因此其作为结构材料广泛应用于苛刻腐蚀环境中。然而,该膜层对某些苛刻环境或离子敏感,如氟离子与钛离子的强络合作用,可引起钝化膜的破裂和钛基底快速腐蚀。在酸性溶液中,钛阴极过程至少包含三个反应:质子的还原、溶解氧的还原以及钝化膜的还原,这种多反应偶合的非平衡过程特征导致难以对单一反应进行定量研究。同时钛表面钝化膜具有n型半导体特征,因此钝化膜电子结构随处理手段和溶解氧含量的演变将影响其电化学行为。针对以上问题,我们研究了不同表面处理和溶解氧对钛表面析氢行为与动力学的影响。将钛超微电极(Ti UME)作为探针,采用扫描电化学显微镜(SECM)的探针产生/基底收集(TG/SC)模式定量分离出钛表面析氢电流,结合COMSOL给出其析氢动力学参数。同时,利用表面增强拉曼光谱(SERS)在水溶液中原位观测钛表面纳米级的钝化膜层随时间和电位演变的分子结构信息。结果表明,活化后钝化膜电子结构的改变极大促进了析氢反应。溶解氧虽然促进了氧化膜的再生,并稳定了氧化膜的Ti-O骨架,但对电子结构和钛表面析氢影响较小。该工作首次将钛表面钝化膜还原电流和质子电流定量分离,观察到两者在阴极电位下的竞争反应。同时也发现析氢反应传递系数远远偏离常用的0.5,这解释了钛析氢异常的塔菲尔斜率值原因,以及探讨了传统腐蚀电化学方法,如极化曲线等,对钛腐蚀阴阳极过程的普适性问题。

关键词：钛腐蚀电化学阴极行为析氢动力学 SECM SERS

来源： cnki会议评论

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