引言

鈦金屬具有較高的比強度和生物相容性，并且由于在金屬表面自發形成的鈍化膜而具有優異的抗蝕刻性。這種薄氧化膜在空氣中容易形成，保護內部活性鈦金屬免受侵蝕性介質的影響。二氧化鈦具有很寬的帶隙，因此鈦經常被用于各種應用，包括光催化劑、化學傳感器和醫療植入物。

然而，鈦金屬及其合金也有很多缺點，例如，由于其熱性質，金屬加工困難，并且其生產昂貴。為了降低生產成本或提高鈦金屬的質量，英思特開發了各種新的鈦精煉工藝來代替克羅爾法。

實驗與討論

圖1顯示了鈦金屬通過熱軋和冷軋形成的過程。在熱軋過程中，鈦金屬表面會形成黑色金屬氧化物，稱為氧化皮。這種氧化皮含有因與軋輥接觸而產生的雜質，從而抑制金屬表面處理，并損害金屬的外觀。

圖1：鈦金屬成型工藝

用耐酸膠帶遮蓋并在1mol l1hf水溶液中腐蝕的S-Ti樣品之間的差異。用掃描電鏡- EDX對CP-Ti進行了研究。圖2顯示了在1mol l1hf水溶液中蝕刻6分鐘后掩蔽的S-Ti的照片。圖2(b)顯示了作為參考樣品的碳片上的S-Ti和TiO2粉末的SEM圖像，以及鈦和氧的EDX譜線輪廓。

研究證實了表面氧化皮具有不均勻的鈦和氧強度，而基材表面具有均勻的高鈦強度和低氧強度。用各種濃度的酸腐蝕的S-Ti樣品的SEM圖像以及鈦和氧的EDX譜線輪廓如圖2所示。圖2中的所有圖像顯示在左側的碳板上的TiO2粉末作為標準樣品，鈦和氧的EDX強度被標準化用于比較。當測量所有的SEM-EDX光譜時，也同時測量將TiO2粉末作為標準樣品的碳片，如圖2的每個SEM圖像所示。

根據鈦離子在HF腐蝕溶液中的溶解量比較了S-Ti和AP-Ti的腐蝕行為，以揭示鈦金屬中的雜質對溶解量的影響。典型的曲線圖如圖4所示。這表明AP-Ti上的鈣提高了AP-Ti的抗蝕性。隨著時間的推移，AP- Ti中溶解的鈦的量超過了其他鈦；這可以是歸因于S-Ti上雜質溶解形成的腐蝕性物質的消耗。英思特研究發現，在低HF濃度下，S-Ti產生最低量的溶解鈦，無法摧毀S-Ti上的鱗片。由于F和H+活性的增加，陽極和陰極行為都顯著依賴于HF濃度，然而在本研究中使用的濃度下添加的HNO3對陽極行為幾乎沒有影響。因此，酸中的氟化物對于去除鈦基底上的氧化皮是必不可少的。

圖2：Ti和O的S-Ti和EDX線的掃描電鏡圖像

結論

在本研究中，英思特通過定量測定溶解鈦的量、鈦金屬的表面分析和電化學測量來分析鈦在含氫氟酸中的腐蝕行為。進而揭示了水垢對鈦金屬的腐蝕機理。SEM-EDX顯示，當HF濃度為0.1mol L-1或更低時，水垢不能完全清除。此外，從AP-Ti中溶解的鈦的量很低，這是由于在酸洗后的工業水洗中，鈣粘附在鈦金屬表面上。

CP-Ti對硝酸濃度的依賴性很小。這些結果表明涉及兩個因素；通過F和純鈦基材的溶解破壞氧化鈦層。通過降低pH值來蝕刻鈦基材以實現氧化皮剝離是一種有效去除氧化皮的有前途的方法。陽極和陰極由于F和H+活性的增加，極化行為顯著依賴于HF濃度；然而，在本研究中使用的濃度下添加HNO3對陽極參數幾乎沒有影響。

審核編輯：湯梓紅