Published October 1990 | Version v1
Journal article

Analysis of oxide formed on Ti during exposure in bentonite clay. Pt. 2

  • 1. Chalmers Tekniska Hoegskola, Goeteborg (Sweden). Dept. of Engineering Metals

Description

Titanium owes its excellent corrosion properties due to a passive oxide layer on its surface. In a long term perspective a change of the oxide structure may influence these properties. This is an important question when titanium is used as an overpack material for storage of spent nuclear fuel. The structure of the oxide formed on titanium during exposure in ground-water saturated bentonite clay at 95deg C up to six years is reported. The initially formed oxide is amorphous. Exposures for 3 to 6 years causes crystallization of the oxide. The microcrystals (rutile) are about 50-100 A and coexist with the amorphous phase. The crystallinity increases with exposure time. The reason for crystallization is a driving force toward the thermodynamically most stable state. A consequence of the crystallization is an increasing oxidation rate where the grain-boundaries provide a short diffusion path for the ions. A dedicated investigation of the influence of the sample preparation technique and the electron beam irradiation was performed since it was feared that these could create structural artifacts. These experiments showed that it was possible to analyze the true structure of titanium oxides if certain precautions were taken. (orig.)

Abstract (German)

Die ausgezeichnete Korrosionsbestaendigkeit von Titan ist durch die Bildung einer passivierenden Oxidschicht auf seiner Oberflaeche bedingt. Diese Schutzwirkung kann langfristig durch Veraenderungen der Oxidstruktur beeinflusst werden. Diese Frage ist von Bedeutung, wenn Titan als Umhuellungsmaterial fuer verbrauchten Kernbrennstoff verwendet wird. Der vorliegende Bericht behandelt die Struktur des Oxids, das im Laufe von mehreren Jahren bei der Lagerung von Titan in mit Grundwasser gesaettigtem Bentonit bei 95deg C entsteht. Das anfaenglich entstandene Oxid ist amorph, doch im Laufe von 3 bis 6 Jahren kommt es zu Kristallisation. Die entstehenden Mikrokristalle (Rutil, 50-100 A) koexistieren mit der amorphen Phase. Die Kristallinitaet steigt mit der Expositionsdauer. Eine eingehende Untersuchung des Einflusses der Probenvorbereitung und der Elektronenbestrahlung wurde durchgefuehrt, da die Moeglichkeit besteht, dass dabei strukturelle Artefakte entstehen koennen. Die Versuche haben gezeigt, dass die wahre Struktur der Titanoxide ermittelt werden kann, wenn bestimmte Vorsichtsmassnahmen getroffen werden. (orig./MM)

Additional details

Additional titles

Subtitle (English)
The structure of the oxide

Publishing Information

Journal Title
Werkstoffe und Korrosion
Journal Volume
41
Journal Issue
10
Series
Werkst. Korros.
Journal Page Range
578-584
ISSN
0043-2822
CODEN
WSKRA