Page 122 - Zmist-n3-2015-new

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials

ЕЛЕКТРОХІМІЧНА ПОВЕДІНКА ПОРИСТОГО ТИТАНОВОГО
ЕЛЕКТРОДА У ФОСФАТНІЙ КИСЛОТІ

А. I. КУШМИРУК, О. В. КОСОГІН, О. В. ЛІНЮЧЕВА,
В. А. РЕВЕКО, Ю. С. МІРОШНИЧЕНКО
Національний технічний університет України “КПІ”
Методами циклічної вольтамперометрії та потенціометрії досліджено електрохіміч-
ні процеси на поверхні пористого титанового електрода в розчинах фосфатної кис-
лоти. Встановлено, що у концентрованих розчинах на електроді встановлюється по-
тенціал –0,30…–0,35 V незалежно від способу його попередньої підготовки, що вка-
зує на активацію корозії. Різниця потенціалів катодних і анодних піків на циклічних
вольтамперограмах становить близько 200 mV, що дає можливість припустити пере-
біг декількох спряжених процесів: зміну фазового складу поверхневих шарів на
3+
титані та окиснення/відновлення за участю розчинних форм у вигляді іонів Ті та
2+
ТіО . Виявлено, що пришвидшують корозію титану в сильно кислих розчинах іони
3+
Ti , які накопичуються на поверхні електрода через повільну дифузію в його порах.
Зафіксовано, що корозія гальмується внаслідок зменшення концентрації розчину,
що призводить до гідролізу продуктів корозії з утворенням нерозчинних сполук.
Ключові слова: моніторинг атмосферного повітря, титан, фосфатна кислота,
корозія, пористий електрод, іон титанілу, нерозчинні сполуки.
Дослідження електрохімічної поведінки пористого титану в твердих протон-
провідних та слабокислих галогенідних електролітах [1], а також перхлоратній
кислоті [2] виявили його стійкість у широкому діапазоні потенціалів та концен-
трацій, що дало можливість створити на його основі уніфіковану серію газових
сенсорів амперометричного типу [3]. Титан у кислих фосфатних розчинах має
невисоку корозійну тривкість [4]. Окрім того, відсутні літературні дані про пове-
дінку пористих пресованих титанових структур у таких умовах, а існуючі резуль-
тати стосуються лише компактного металу [5–8].
Детальне вивчення механізмів процесів, що перебігають на поверхні титану
в фосфатній кислоті, є необхідним для прогнозування його поведінки під час ви-
користання як струмопровідної основи у малогабаритних сенсорних системах та
електрохімічних дозаторах мікропотоку, які через незначний вміст електроліту і
велику поверхню контакту із повітрям працюють в умовах коливань рН розчину
електроліту та активності води в ньому під дією атмосферних умов.
Методика експерименту. Використовували порошок титану (ТУ У 14-10-
2
026-98) з розміром зерна 0,05…0,10 mm і питомою поверхнею ~ 0,2 m /g за методом
БЕТ (Брунауера–Еммета–Теллєра). Гідридна підготовка титану полягала у трав-
ленні 40%-им розчином H 2SO 4, щоб видалити домішки важких металів, з подаль-
шим промиванням проточною і дистильованою водою та сушінням при темпера-
турі близько 200°С. Термічна обробка в повітряній атмосфері при 650°С упродовж
4 h дала можливість сформувати на поверхні порошку захисний оксидний шар.
Електроди діаметром 18 і товщиною до 1 mm виготовляли пресуванням по-
рошку за зусилля 360 MPа, що перевищувало границю текучості титану. За тов-
щини 1 mm пористість електродів становила 30%. До електрода впресовували
струмопідвід із танталового дроту.

Контактна особа: О. В. КОСОГІН, e-mail: o.kosogin@kpi.ua
121