Рост окисных пленок

Параболический закон роста окисной пленки, установленный впервые Тамманом на примере взаимодействия серебра с парами йода, наблюдали в опытах по окислению на воздухе и в кислороде меди и никеля (при I > 500° С), железа (при I > 700° С) и большого числа других металлов и сплавов при определенных температурах, В табл. 6 приведены параметры диффузии элементов в окислах. [c.59]

Линейный закон роста окисной пленки имеет место при высокотемпературном окислении в воздухе и кислороде металлов, окислы которых не удовлетворяют условию сплошности (щелочных и щелочно-земельных металлов, магния) или летучи и частично возгоняются при высоких температурах, что делает их пористыми (например, вольфрама, молибдена, а также сплавов, содержащих значительные количества этих металлов). [c.46]

Рис. 23. Окисление магния в кислороде при различных температурах (линейный закон роста окисной пленки)

Рис. 25. Начальная стадия окисления алюминия во влажном кислороде при 25° С (логарифмический закон роста окисной пленки)

Рост окисных пленок при диффузионно-кинетическом контроле может быть также выражен степенным законом [c.64]

Логарифмический закон роста окисной пленки (80) для случая контроля процесса окисления металла переносом электронов через окисный слой путем туннельного эффекта был получен впервые П. Д. Данковым (1943 г.). П. Д. Данков полагал, что в начальной стадии окисления туннельный эффект настолько [c.55]

Химическая реакция сплава с кислородом приводит к образованию первого слоя окисла толщиной б порядка мономолекуляр-ного слоя с содержанием в нем Ме и в соотношении с (1 — с). Дальнейший рост окалины происходит в результате проникновения атомов металлов это положение теории не совпадает с общепринятой ионной диффузией) через слой наружу и атомов кислорода внутрь. В ряде случаев диффузия металлов значительно больше диффузии кислорода. Данной теорией рассматривается случай, когда диффузия кислорода через окисел равна нулю, т. е. рост окисной пленки идет только снаружи. [c.89]

Рис. 2. Типы роста окисных пленок

Рост окисной пленки во времени по законам (ИЗ) и (116) имеет место при соизмеримости торможений химической реакции окисления металла и диффузионных процессов в окисной пленке (окисление железа в водяном паре и углекислом газе, окисление чистой поверхности кобальта в кислороде, окисление меди в кислороде при низком давлении и др.), а также при окислении ряда металлов при высоких температурах, которое сопровождается частичным разрушением заш,итной окисной пленки. [c.65]

Рис. 22. Кинетика роста окисных пленок на металлах в среде сухого топлива

Растрескивание при сдвиге (рис. 49, д) характерно для пленок, обладающих большой адгезией к металлу и сравнительно малой прочностью. Этот вид разрушения, не ведущий к удалению пленки на большом участке поверхности, обычно не вызывает резкого увеличения скорости окисления металла, но способствует переходу от чисто диффузионного контроля процесса (параболический закон роста окисной пленки) к диффузионно-кинетическому контролю (сложно-параболический закон роста пленки). [c.79]

Законы роста окисных пленок на металлах (по Кубашевскому и Гопкинсу) [c.80]

Рост окисной пленки при анодной поляризации никеля сопровождается постепенным изменением ее стехиометрического состава и переходом от низших окислов никеля к высшим. При этом проис-ходят также и изменения полупроводниковых свойств окисного [c.25]

Среди факторов, влияющих на значение температуры воспламенения, важным является размер металлических частиц. Для металлов с незащитной окисной пленкой, характеризующихся линейным законом окисления, действует обычное условие гетерогенного воспламенения [50] более крупные частицы, в силу меньшей ско-)ости теплоотвода, воспламеняются при более низкой температуре. 1ри защитной пленке начинает действовать и другой фактор [51] рост окисной пленки снижает скорость окисления, крупная частица оказывается в менее благоприятных условиях и воспламеняется при более высокой температуре. [c.244]

Для исследования окисления металлов в неизотермических условиях разработан метод, описанный в работе [74]. Для оценки скорости роста окисной пленки на металлических частицах в условиях динамического нагрева применено микрофотографирование частиц. Установка показана на рис. IV. 1. Металлические частицы размером 0,1—0,5 мм помещают на графитовую пластинку, нагреваемую со скоростью от 20 до 90°С/с. Температура пластинки-нагревателя фиксируется термопарой, а перепад температур между пластинкой и частицей определяется заранее при наблюдении за плавлением частиц с известными температурами плавления. [c.251]

Описанным методом авторы исследовали процесс окисления алюминия, магния, циркония, титана. Оценивались скорость роста окисной пленки (по изменению размера частицы) (рис. IV.2) и поведение частиц. [c.252]

Рис. IV. . Схема установки для исследования роста окисных пленок на частицах

Ни один металл, за исключением золота, не стоек к окислению. Все металлы образуют окислы, а многие из них — и нитриды. Первая стадия реакции взаимодействия между поверхностью металла и газом заключается в образовании на поверхности монослоя газа, сорбированного под действием химических сил. Скорость сорбции настолько велика, что при комнатной температуре ее не удается измерить [38]. Рост окисной пленки длится довольно долго и исчисляется часами, а иногда и сутками. [c.103]

Микроструктура возникшей на железе толстой окисной пленки (окалины) при окислении железа на воздухе в течение суток при 700 °С показана на рис. III.15 (см. вклейку). Толщина окисных пленок, возникших на различных металлах, а также кинетика их роста различны. Так, на алюминии пленка продолжает расти несколько недель [38, с. 186, 275, 281 40], достигая толщины 50— 100 А. На меди толщина окисной пленки спустя месяц также может достигнуть 100 А, а процесс окисления железа практически заканчивается за несколько часов [40], Кинетика роста окисных пленок на различных металлах при комнатной температуре показана на рис. III.16. Как видно из рисунка, рост пленок не прекращается [c.103]

Пленки окислов, полученные при потенциалах до 1,6 В, имели толщину до 10 X 6 изменялось линейно в области анодного потенциала образования выше 1 В (ср. [64]). Те же авторы разработали теорию роста пленок, которая привела к закону прямого логарифмического роста Аналогичный анализ кинетики роста окисных пленок на железе был выполнен ранее Сато и Коэном [83], а для роста окисных пленок на никеле в несколько иных предположениях Конвеем и Саттаром [91]. Во всех случаях получался закон прямого логарифмического роста. [c.439]

Рис. 35. Основы метода меченых атомов для изучения роста окисных пленок и твердотельных чисел переноса ионов окисла и катионов металла для случаев миграции только ионов металла, только анионов кислорода и как катионов, так и анионов.

Аналогичные результаты были получены при использовании метода экзоэлектронной эмиссии [81]. Предполагается, что источником экзоэлектронов является слой металла на границе с окислом и что процесс эмиссии по мере роста окисной пленки замедляется и прекращается с образованием окисла предельной толщины. [c.165]

Интегрируя это соотношение, получаем так называемую квадратичную параболическую зависилюсть роста окисных пленок [c.46]

При 900° скорость коррозии сплава уменьшается, а при более высоких температурах увеличивается с ростом а (фиг. 5). Соответственно кинетика роста окисной пленки при 900° описывается логарифмическими уравнения.ми, а при более высоких температурах — параболическими уравнениями, показатели которых уменьшаются с ростом температуры (табл. 5). При температурах выше 900" окисная пленка, образующаяся на сплаве, пористая или имеет трещины (табл. 7—9). [c.36]

Кинетика роста окисной пленки во всех трех атмосферах описывается Параболическими уравнениями, показатели п которых уменьшаются с увеличением температуры (табл. 5). [c.37]

Это последнее уравнение, согласно которому рост окисной пленки во времени происходит по параболическому закону, является типичным для окисления большинства металлов, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов [54, 55]. Более четкая модель процесса окисления, включающая перемещение О и М ионов вместе с электронами, а также учитывающая дефекты решетки, была сформулирована Вагнером [56] (см. также [57]). Следует также отметить, что было сделано много попыток связать сложную константу скорости в уравнении (XVII.7.8) со свойствами различных компонентов системы [58]. Эта задача усложняется влиянием заряда, которое проявляется в ионных средах. В случае очень тонких окисных пленок между поверхностями раздела будет существовать электростатическое взаимодействие [59]. Качественно рассмотренные модели, по-видимому, достаточно хорошо согласуются с экспериментом в то же время многие черты процесс окисления продолжают оставаться невыясненными. [c.552]

Рис. 263. Кинетика роста окисных пленок на различных металлах в JiИ лopoдe или сухом воздухе при комнатной температуре

Давно уже известно, что некоторые металлы, например алюминий, магний, свинец, в атмосферных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, окисляются с поверхности и покрываются тонкой пленкой окиси, которая благодаря своей компактности изолирует внутренние слои металла от соприкосновения с воздухом и этим защищает металл от дальнейшего окисления. Образование окисной пленки на поверхности свойствецно почти всем металлам, включая сюда медь, никель, хром и другие металлы, считавшиеся долгое время вполне устойчивыми к таким воздействиям. Однако на этих металлах толщина образующихся пленок во много раз меньше толщины тех пленок, существование которых было установлено ранее. Эти более тонкие пленки не изменяют внешнего вида поверхности металла и не обнаруживаются глазом. На рис. 138 изображены кривые роста окисной пленки на меди при различных температурах. Они показывают, что толщина пленки сильно возрастает с повышением температуры. [c.377]

Установлена также линейная зависимость между числом выделившихся молекул Н2О2 и количеством образующихся молекул окисла. Это дает возможность определить рост окисной пленки, что является очень важным при использовании этого метода в целях изучения кинетики роста пленок на алюминии при атмосферной коррозии. Существует предположение, что слой металла на границе с окислом является источником экзоэлектронов. Помимо очень важной информации о начальной стадии коррозии, метод эмиссии позволяет тщательно исследовать действие ингибиторов и стимуляторов коррозии на самых разных стадиях атмосферной коррозии. И. Л. Ройх с сотрудниками показали, что степень эмиссии у металлов различна и по мере роста окисной пленки она затухает. [c.48]

РТонная проводимость окисной пленки обусловливает рост окисной пленки во время анодной поляризации электрода. В ряде случаев скачок потенциала на границе титан — активный слой анода имеет большое значение в определении общего значения электродного скачка потенциалов [67] и вообще пригодности данной системы в качестве анода. Рассматриваются различные возможности образования и роста окисной пленки между титаном и нанесенным на его поверхность активным слоем [68]. В частности, возможность окисле- [c.120]

Рис. 1У.2. Зависимость роста окисной пленки А а частицах металлов от температуры нагревания в ооэдуке. ((Диаметр частиц 0,2 мм, скорость нагревания 30 С/с.)

Рис. 111.17. Модель роста окисной пленки на поликристаллпческом металле [38].

Аналогичные эллипсометрические измерения пассивирующих окисных пленок на железе проведены Кудо, Сато и Окамото [75], продолжившими работу Сато и Коэна по механизму роста окисных пленок на железе [83]. На рис. 13 показаны изменения Д и ц при потенциостатическом окислении железа и гальваностатическом восстановлении окисной пленки на железе, а на рис. 14 приведено сравнение экспериментальных и теоретических изменений Д и ц/ для нескольких принятых значений оптических констант пленки. Соотношение между толщинами окисных пленок на железе, определенными кулонометрическим и эллипсометрическим методами, приведено на рис. 15 (ср. [78]). Эллипсометрические, емкостные и кулонометрические свойства изучались также Уордом и Де-Гинетом [80]. Проанализировано накопление протонов и содержание воды в пленке (ср. [81, 84]) в зависимости от ее толщины. В случае сложного поведения пассивирующих окисных пленок на железе, как при их образовании, так и при катодном восстановлении, эллипсометрические исследования дают существенную дополнительную информацию, которую нельзя получить ни поверхностной кулонометрией, ни химическим анализом пленки. [c.434]

Важность платины как катализатора электроокисления низкомолекулярного топлива (этилена, метана, пропана, метанола, муравьиной кислоты, гидразина и т.п.) породила обширную литературу по окислительным свойствам самой платиновой поверхности. Большинство работ было выполнено хорошо известными электрическими методами, включая быстрый сдвиг потенциала [65], анодную и катодную потен-циодинамическую развертку [64, 92, 93] и гальваностатические анодную и катодную кривые заряжения [64, 90, 94, 96, 98]. Изучался также рост окисных пленок во времени [64], Обнаружено, что между процессом анодного образования поверхностных окисных пленок и обратным процессом восстановления существует значительное запаздывание [65, 91, 93]. Поверхностный окисел может действовать и как ингибитор [99], и как сореагент [100] в зависимости от типа окисляющихся молекул и от электродного потенциала (см. обзор [101]). Поведение и свойства окисных пленок играют существенную роль в кинетике и механизме электрокаталитического восстановления кислорода, которое в зависимости от потенциала может протекать на поверхности, покрытой адсорбированными кислородсодержащими интермедиатами. Из предыдущих замечаний следует, что весьма важно иметь еще один источник сведений об окисных пленках, который бы дополнил различные электрические методы. Однако результаты эллипсометрических исследований, являющиеся таким источником, неоднозначны. [c.438]

Идея метода состоит в следующем (рис. 35). Определенные изотопы, например имеют низкую энергию внутренних переходов (эмиссия электронов К-оболонки). Эти по существу моноэнергетиче-ские электроны проходят через внешнюю область окисной пленки, в результате чего изменяется их энергетический спектр. Путем соответствующей калибровки (поскольку энергетические потери являются функцией не только пройденного расстояния, но и атомного номера) можно установить с определенной точностью среднюю глубину, на которой расположены источники электронов (атомы Хе). В экспериментах с окисными пленками на алюминии и тантале было показано, что в тантале происходят оба типа миграции, тогда как в алюминии окисел нарастает только под меченым слоем, который остается вблизи поверхности на протяжении всего процесса роста окисной пленки. [c.473]

Кроме воды пассивацию могут вызывать кислородсодержащие группы растворителя благодаря адсорбционному взаимодействию с металлом, например пассивация никеля в растворах НСЮ4, N30104 в диметилсульфоксиде торможение ионизации меди в уксуснокислых растворах ацетата натрия. При отсутствии активирующих ионов спирт может быть донором кйслорода, достаточно эффектив-ным для роста окисных Пленок на металле. [c.345]

Полезную информацию о механизме коррозионных процессов, протекающих под адсорбированными пленками влаги, внесли исследования Ройха [79]. Автор изучал кинетику роста поверхностных слоев на алюминии, магнии, цинке, железе, кадмии, а также на ряде сплавов во влажной атмосфере с применением фотографического метода [79]. Этот метод основан на регистрации количества молекул перекиси водорода, выделяющейся при взаимодействии поверхности металла с влажным воздухом. Сравнение кинетики выделения перекиси водорода и роста окисной пленки на металлах во влажном воздухе показало, что между количеством вы- [c.164]

В общем случае рост окисной пленки на металлах во времени, согласно Ройха [79], описывается логарифмическим законом, а начальная скорость увеличения толщины окисла тем больше, чем выше парциальное давление паров воды в атмосфере. [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология