Железо толщина окисных пленок

Толщина окисных пленок на железе (по Эвансу) [c.435]

В табл. 68 приведены толщины окисных пленок на железе, определенные различными методами. [c.435]

Толщина окисной пленки, препятствующей непосредственному контакту металла с ртутью, ничтожна, как сообщает Тамман, и составляет для железа 75 Скорость ее образования велика — 0,05 сек. Следует отметить, что количественный критерий прилипания жидкости к стенке в литературе не встречается. Ребиндер характеризует прилипание как результат конкуренции между силами сцепления жидкости и твердого тела. [c.85]

При низкотемпературном Окислении (при < 225° С) поверхность железа покрывается окисной пленкой, состоящей из окисла железа Fe- Og со структурой у. Эта пленка образуется на свеже-обработанной поверхности железа уже при комнатной температуре и имеет толщину в несколько атомных расстояний (15—25 А). Наличие этой пленки необходимо учитывать при всех последующих нагревах при рассмотрении процессов окисления железа при повышенных и высоких температурах. При высоких температурах окисления первая и вторая стадии окисления заканчиваются весьма быстро в течение нескольких секунд. [c.649]

Концентрация щелочи. Повышение концентрации щелочи увеличивает толщину окисной пленки, но при применении сильно концентрированных растворов на поверхности оксидируемых изделий появляются рыхлые налеты гидрата окиси железа. Кроме того, уменьшается скорость реакции [c.66]

Рис. 1.112. Толщина окисных пленок железа как функция времени при различных температурах (°С) [337].

Толщина окисных пленок на железе и меди [c.651]

Искусственные окисные (оксидные) пленки на стали состоят в основном из магнитной окиси железа. Цвет окисных пленок зависит от технологии их получения, толщины, марки металла и вида механической и термической обработки, он может быть золотисто-желтым, фиолетовым, синевато-черным (цвета вороньего крыла) и глубоко черным. Толщина их зависит от состава раствора и режима обработки и лежит в пределах от 0,5 до 0,8 мк при щелочном воронении и до 10 мк при высокотемпературной обработке в водяном паре. Технология оксидирования стали разнообразна в основу ее могут быть положены химические процессы в щелочных и кислотных растворах, электрохимические процессы, а также обработка при высоких температурах в окислительных средах и др. Выбор способа оксидирования зависит от назначения оксидной пленки, точности размеров деталей и прочих факторов. [c.187]

Электроны, проходящие наряду с ионами железа через окисную пленку, ассимилируются ионами водорода с выделением Нг. С течением времени толщина окисной пленки увеличивается, а диффузия через нее затрудняется. Вследствие этого наблюдается уменьшение скорости коррозии со временем. [c.53]

При обычных температурах толщина окисных пленок составляет от 10—20 до 80—100 А. Эти пленки не всегда имеют кристаллическое строение. Часто они близки к аморфному, чему еще способствуют внутренние напряжения, возникающие при образовании фазовых окислов на сравнительно жесткой основе, которой является металл. Для таких металлов, как железо, алюминий, титан и др., определена структура окисных пленок с помощью электронографического метода. [c.26]

Таблица 47 Толщина окисных пленок на железе (по Эвансу)

Образующиеся при этом пленки в ряде случаев придают поверхности дополнительную шероховатость. Окисные пленки на алюминии, например, пронизаны порами диаметром около 100 А. Толщина окисных пленок на различных металлах и скорость их образования не одинаковы. На алюминии пленка растет в течение нескольких недель, достигая толщины 50—100 А, а у железа процесс окисления в основном заканчивается за несколько часов. Наименьшему параметру шероховатости Рг = 0,05- 0,025 мкм соответствуют поверхности со средним квадратичным отклонением не выше 100 А. Однако даже поверхность полированного металла имеет высоту неровностей в десятки и сотни ангстрем. Размеры же микротрещин могут составлять от долей миллиметра до нескольких ангстрем [3]. Поэтому площадь истинной поверхности металлов и других материалов вследствие наличия различных микрополостей, выходящих на поверхность, значительно превышает площадь поверхности, видимую невооруженным глазом. [c.113]

Толщина окисных пленок на меди и железе в А (Милей) [c.57]

Можно сопоставить некоторые данные о толщине пленок, которые образуются на металлах в атмосфере чистого, сухого воздуха или кислорода на основании приведенных на рис. 163 кривых роста толщины окисных пленок (6) во времени (т) для меди, железа, алюминия и серебра [5]. [c.327]

Некоторые пассиваторы образуют окисную пленку на металле. Эта пленка имеет толщину до 0,01 мкм и может быть в 30—100 раз толще пленки, образованной на поверхности металла под действием воздуха. Так, хроматы создают окисную пленку на железе, алюминии и цинке. Однако при неподходящих условиях или концентрациях пассиваторы способны ускорять [c.49]

Изучение кинетики приведенных выше реакций показывает, что скорость их существенно зависит от образования на поверхности стали защитного слоя из окислов железа. Окисление железа перегретым паром детально исследовано при его протекании целесообразно различать первичное и постоянное образование защитного слоя. Первичное образование защитных окисных пленок охватывает все процессы, которые проходят на гладкой металлической поверхности до образования сплошного слоя магнетита. На основе измерений содержания водорода в паре установлено, что эти первичные процессы заканчиваются примерно после двух дней работы котла. В течение этого периода защитные пленки продолжают постоянно расти. Процесс контролируется диффузией ион-атомов железа через слой магнетита от металла к коррозионной среде. На внешней стороне слоя магнетита эти ионы окисляются паром с образованием окислов. Поэтому слой магнетита продолжает расти со стороны пара, а не со стороны поверхности раздела железо-магнетит. Очевидно, что описанный процесс со временем должен замедляться, так как утолщение слоя окисла железа затрудняет процесс диффузии. В этот период рост толщины слоя окиси железа d пропорционален корню квадратному из времени контакта железа с паром т, т. е. подчиняется параболическому закону [c.28]

A. Защита металлов и сплавов от окисления (светлый отжиг, светлая закалка и др.), восстановление окислов (получение, например, порошков чистых металлов — вольфрама, молибдена, железа и др.) или окисление — получение окисных пленок заданной толщины (окисление полупроводников и никеля в электронной технике, получение ферритов). [c.123]

В настоящее время никелевые слои покрываются тонкими слоями хрома, который обеспечивает блестящую отделку за счет защитных свойств окисной пленки на хроме. Эффективность такого составного покрытия для защиты железа в значительной степени зависит от толщины никелевого подслоя. [c.109]

При окислении металла кислородом воздуха на его поверхности образуется окисная пленка-окалина. В процессе газовой коррозии ее толщина увеличивается или за счет новых образований с внешней стороны пленки или за счет, возникновения подслоя на внутренней стороне окалины, т. е. непосредственно на поверхности металла. Типичным примером формирования окисной пленки является процесс окисления стали. На рис. 1.7 изображены стадии образования окислов железа различного типа при его нагревании на воз (Ухе. [c.25]

Однако применение микрографического метода (анализа) и углубление научных знаний относительно физико-химии твердых веществ в последние десять лет показало, что в действительности морфология окисных пленок гораздо сложнее. В данной работе излагаются некоторые наблюдения автора по строению окисных пленок определенной толщины (толщина превышает несколько микронов). Эти наблюдения производились -в процессе исследований при повышенных температурах и атмосферном давлении окисляющего газа окисление железа и его окислов на воздухе, в парах воды и смесях Н2О — Нг, окисление меди, марганца и их окислов на воздухе, окисление никеля на воздухе, окисление урана в углекислоте [c.95]

На рис. 15, на котором представлен разрез основы из железа-Армко после отделения окисной пленки, вдоль поверхности раздела Fe — FeO наблюдается тонкая полоса, толщина которой постоянна и равна приблизительно 30 [х. Ее состав и структура отличаются от состава и структуры металлической основы, так как она мало чувствительна к химическому травлению. Если химическое травление довольно продолжительно, что имеет место в данном случае, то на поверхности раздела Fe —FeO металл кристаллизуется в виде очень мелких зерен. [c.106]

Окисная пленка на поверхности корродирующего металла образуется за счет диффузии ионов железа через магнетит. На границе раздела окисла и воды ион железа реагирует с гидроксилом или молекулой воды и образует гидрат закиси железа, в итоте образуется магнетит. В воде при температуре 300°С за счет взаимодействия с железом гидрат окиси железа также переходит в магнетит. С течением времени толщина окисной пленки увеличивается, а диффузия попов железа через нее затрудняется. Это обстоятельство ведет к уменьшению скорости коррозии -во времени. [c.33]

При испытаниях в нейтральной среде скорость коррозии низколегированных сталей в начальный период времени уменьшается во времени, однако через 80—100 суток она становится неизменной. Д. Л. Дуглас и Ф. К. Цицес [111, 12] считают, что к этому моменту пленка достигает предельной толщины, становится пористой, и скорость диффузии ионов железа через нее поддерживается на постоянном уровне. Поскольку, по данным тех же авторов, наличие на поверхности металла окисной пленки, образовавшейся в процессе отжига при температуре 800° С, не изменило скорости коррозии железа, измеренной по количеству выделившегося водорода, очевидно, диффузия через окисную пленку не является стадией, полностью определяющей эффективность коррозионного процесса в этом случае. Скорость катодного процесса на образцах с окисной пленкой, полученной при оксидировании и образовавшейся при окислении на воздухе, и на образцах без искусственной пленки, почти что одинакова, а это также свидетельствует о том, что диффузия через окисную пленку не влияет на скорость коррозии. При температуре ниже 200° С эффективность коррозионного процесса железа определяется скоростью реакции, протекающей на поверхности раздела металл — вода. Однако, по мнению этих авторов, скорость диффузии ионов железа через окисную пленку и в этом случае оказывает некоторое (но не определяющее) влияние на скорость коррозионного процесса. [c.101]

Адгезионная прочность железа и алюминия к стеклянной поверхности определяется наличием окисла на адгезиве. Для сопоставления изучали адгезионную прочность железа и алюминия, на поверхности которых могут образоваться окислы, и адгезионную прочность пленки золота. Наилучшей адгезией к стеклу обладают пленки железа наихудшей — золота. Конденсация алюминия на стеклянной поверхности в условиях вакуума (10 Па) происходила в присутствии кислорода, который способствовал образованию окисной пленки. Наличие кислорода способствовало росту адгезионной прочности пленки алюминия. Опытным путем установлено [70], что толщина окисной пленки на поверхности железа составляет 25— 30 нм. Окисная пленка состоит из РвдО , а при большей толщине в состав ее входит РозОд. Адгезионная прочность алюминия снижается, когда толщина окисной пленки становится слишком большой. [c.263]

В отличие от других металлов (например, от цинка) у железа катодные зоны в местном гальваническом элементе чаще обусловлены пленками окисЛов, образующихся на основном металле, или кислородом, чем посторонними включениями. Эти пленки невидимы, однако они доступны измерению с помощью оптических или электрохимических методов [209, 210]. Пленки, образовавшиеся при высоких температурах, окрашены. В зависимости от условий толщина пленок колеблется в интервале 10—200 А. Окисные пленки можно катодно восстанавливать и определять их толщину, измеряя расход тока. Определение толщины окисных пленок на железных поверхноетях,выполняется легко, так как единственным токообразующим проц.ессом в этом случае является восстановлен кие окислов. Толщину слоя можно найти по количеству элек- [c.72]

Даже в сильно окисляющих средах (концентрированная HNO3) получаются слои толщиной не более 80—200 A но уже при 80 А достигается полное покрытие поверхности. Для процесса пассивации железа структура окисной пленки имеет большее значение, чем ее толщина [213]. [c.74]

Состав и толщина окисных пленок, покрывающих металл, различны. Наружный тонкий слой окисла на поверхности металла состоит из окиси железа РегОз, промежуточный (более толстый) слой — из закиси-окиси железа Рез04, а непосредственно примыкающий к основному металлу слой — из закиси железа РеО. [c.126]

Вернон, Уормуэлл и Нёрсе [591], всесторонне проанализировав вопрос об отделении окисных пленок от железа, признали необходимым исключить действие воды и кислорода с тем, чтобы предотвратить прирост окисной пленки во время отделения и получить, таким образом, правильные количественные результаты. Они разработали метод снятия пленки в атмосфере азота с помощью раствора йода в спирте. Поскольку этот метод нашел применение для определения толщины окисных пленок, подробнее он рассматривается несколько ниже. Эти исследователи пользовались данной методикой и при получении количественных данных для окисных пленок, удалявшихся с никеля и нержавеющей стали. [c.233]

Но даже если внести поправку на приведенную выше величину с для РегОз в оптические результаты, все же приведенные позднее Дэвисом, Эвансом и Агаром [416] данные (табл. 22) для толщины окисных пленок на железе, соответствующей различным интерференционным цветам, следует признать зани женными. Эту толщину они вычислили по привесу после опре-деления состава пленки несколькими методами (рентгеновским, электронографическим, анализом снятых пленок на двухвалентные и трехвалентные ионы железа, изучением свойств в процессе электрометрического восстановления) на основе предположения. что удельные веса а-РегОз и Рез04 соответственно равны 5,25 и 5,20. Поверхность этих образцов перед окислением восстанавливали водородом, тогда как раньше исследователи обычно обрабатывали ее абразивом. [c.262]

Для сварки алюминия применение флюсов обязательно. Толщина окисной пленки алюминия до 500 A (железа только 40— 60 A). На воздухе алюминий, его сплавы всегда покрыты окислами трша AloOg, причем образование окисной пленки при повышенных температурах происходит почти мгновенно. Если температура плавления алюминия равна 658° С, то температура плавления окисла AI2O3 2100° С. Это препятствует переводу в жидкое состояние окисла алюминия и последующему его восстановлению. [c.55]

До недавнего времени толщины окисных пленок, дающих интерференционные цвета на железе, были менее определенны, чем пленки иодида на серебре. Констебль изучил различные окисные пленки спектроскопически и, отмечая длины волн минимального и максимального отражений, измерил толщины окисных пленок на меди, никеле и железе (табл. 5). Его значения оказались значительно выше, чем числа, полученные весо-вы,м путе.м другими исследователями . Кажущееся противоре- [c.73]

Объективное доказательство существования на чисто металлической поверхности невидимых пленок было приведено в гл. II там же были обсуждены возможные толщины окисных пленок, обравующихся на металлах на воздухе (см. табл. 2). Оптическими методами было установлено, например, что на поверхности железа, пассивированного в концентрированной азотной кислоте, имеется тонкая невидимая пленка, толщина кото-182 [c.182]

Объективное доказательство существования па чисто металлической поверхности невидимых пленок было приведено в главе II там же были обсуждены возможные толщины окисных пленок, образующихся на металлах на воздухе (см. табл. 5). Оптическими методами было установлено, например, что на поверхности железа, пассивированного в концентрированной азотной кислоте, имеется невидимая пленка, толщина которой, по данным Тронстеда [19], составляет 25—30 А, т. е. несколько атомных слоев окисла. Для углеродистой стали, пассивированной в этих же условиях, пленка оказывалась несколько более толстой (порядка 90—110 А), для нержавеющей хромоннкелевой стали, наоборот, более тонкой (порядка 9—10 А). [c.299]

В механизме окислительного изнашивания важную роль играют строение окисных пленок и их механические свойства. Строение и свойства пленок окислов в значительной степени зависят от их толщины. Тонкие сплошные пленки (1-10) 10 м, как правило, образуются при невысоких и умеренных температурах. Однослойная окалина (окисная пленка) образуется только на чистых металлах с постоянной валентностью, например на алюминии и никеле. Металлы с переменной валентностью (железо, медь, кобальт, марганец), имеющие различные степени окисления, могут давать многослойнук окалину - несколько окисных фаз, отвечающих различным степеням окисления. Порядок расположения слоев от внешней к внутренней поверхности будет соответствовать убыванию содержания кислорода в каждой окисной фазе. Однако эти же металлы в определенных условиях окисления могут образовывать практически однофазные слои, отвечающие одной степени окисления. Более сложная картина наблюдается при окислении сплавов. Металлы, входящие в состав сплавов, обладают различным сродством к кислороду. Это обстоятельство и разная скорость диффузии металлов в пленке окислов обусловливают более или менее сильную сегрегацию атомов металла в окисной пленке. В сложных сплавах при окислении происходит обогащение или обеднение пленки окислов элементами, входящими в сплавы. При этом степень обогащения ИЛИ обеднення зависит от сродства металла к кислороду и от скорости диффузии металла в слое окисла. [c.131]

Исследование кинетики процесса пароводяной коррозии показало, что наиболее совершенными защитными свойствами обладает слой магнетита. Коэффициенты линейного расширения данного окисла и стали различны и составляет соответственно 8,46- 10 °С и 12-10 ° S что является одной из причин непрочного сцепления Рез04 со сталью. При наличии на поверхности стали даже сплошного слоя магнетита процесс окисления при высоких температурах может продолжаться. Рост окисла в этом случае происходит преимущественно с внешней стороны, за счет диффузии ион-атомов металла к ионизированным атомам кислорода в паре, а не наоборот. При этом необходимое количество ионов кислорода поставляется молекулами водяного пара по различным промежуточным ступеням. Наиболее медленной (контролирующей) стадией процесса окисления стали паром является диффузия ион-атомов железа через окисный слой. Рост толщины подобной пленки подчиняется параболическому закону (см. 1-5) [c.254]

Вопрос о том, какое количество кислорода должно быть иа поверхности металла для того, чтобы он перешел в пассивное состояние, до сих пор остается дискуссионным. Проблема пассивного состояния рассматривалась нами до сих пор, исходя из пленочной теории пассивности, связывающей переход металлов из активного состояния в пассивное с возникновением на поверхности металла окисных пленок, образующих отдельную фазу (толщина пленки на пассивных металлах достигает часто 50—100 А). Между тем имеется ряд наблюдений, указывающих на то, что можно сильно снизить скорость растворения металлов при адсорбции на поверхности металла такого количества кислорода или другого агента, которого явно недостаточно даже для образования одного атомного слоя. Впервые это было продемонстрировано Эршлером [22] при исследовании анодного растворения платины он показал, что скорость процесса убывает с увеличением количества кислорода на поверхности платины по экспоненциальному закону при заполнении 6% поверхности кислородом скорость растворения уменьшилась в 4 раза. В дальнейшем Кабанов и Лейкис [23] показали, что железо при анодной поляризации может быть переведено в пассивное состояние в 0,5 М NaOH, если через него пропустить 1- 1,5 мКл/см электричества. Этого количества электричества явно недостаточно для того, чтобы возник одноатомный слой кислорода или одно молекулярный слой -РегОз, который, как было выше указано, ответствен за пассивное состояние. [c.23]

П ассивность железа вызвана образованием пленки окислов толщиной около 1 мкм, которая состоит из 25 % СгзОз и 75 % FeaOg, В аэрированных растворах содержание хрома в окисной пленке ничтожно мало, [c.294]

Изменение структуры окисла и металла вблизи поверхности раздела между ними. Различные группы исследователей пытались установить, связано ли это явление с присутствием примесей в металле. Экспериментами Портевэна. и др. [76], Шейла и Кивита [84], Остина [И] и Бэйерца [12] было показано, что в загрязненном металле некоторый слой у поверхности раздела при окислении обогащается примесями. Позже, систематически легируя железо высокой чистоты небольшими количествами различных элементов, Коллонг и сотр. [25, 26] дали более точную оценку роли примесей при окислении железа. В качестве окисляющей атмосферы в этих работах они использовали смесь водорода и паров воды. Этот способ окисления имеет то преимущество, что он вызывает образование только одного окисла — закиси железа кроме того, такие примеси, как медь и никель, не окисляются в этой атмосфере. После окисления образцов, содержавших менее окисляемые, чем железо, примеси (медь, никель, кобальт), в окисной пленке появились металлические включения, локализованные вблизи поверхности раздела с металлом. Количество включений й толщина внешнего смешанного слоя, образованного закисью железа и этими небольшими количествами [c.463]

Особый интерес представляет вопрос о диффузии углерода. Углерод является наиболее активным в диффузионном отношении компонентом контактирующих металлов. Чрезвычайно подвижные атомы углерода способны проходить через окисные пленки, восстанавливая при этом металл из окислов, и мигрировать на границе инструментальный материал — обрабатываемый материал и стружка. В частности, при обработке армко-железа образование граничного слоя начинает именно диффузия углерода из твердого сплава в обрабатываемый материал, о чем свидетельствует тот факт, что основные структурные составляющие граничного слоя (перлит, карбиды железа, карбиды вольфрама) содержат углерод. Покидая решетку карбидов твердосплавного инструмента, углерод тем самым ослабляет его, что, в конечном итоге, способствует облегчению поверхностного разрушения твердого сплава. Возникает мысль предотвратить или ограничить диффузию углерода из инструмента, следовательно, снизить темп его износа за счет поставки углерода в зону обработки извне и тем самым вошолнить естественную потребность чистого железа к науглероживанию. При этом, однако, следует учесть, что углерод, поставляемый с целью затормозить диффузионные процессы между контактирующей парой металлов, одновременно может действовать и отрицательно при резании железоуглеродистых сплавов— способствовать образованию карбидов. Оптимальное количество углерода, балансируя диффузионные явления на площадках трения, способно предотвратить образование естественного граничного слоя между инструментальным и обрабатываемым материалами и заменить его искусственным слоем — окисной пленкой. Если поставляемое на площадки трения количество кислорода способно подавить карбидообразование, т. е. окисные пленки будут образовываться такой толщины, при которой диффундирующий углерод не сможет разрушить их, восстановить металл и образовать карбиды, то схватывание трущихся металлов будет предотвращено, и нарост не образуется [2, сб. 1, с. 28—36, 64—77 сб. 3, с. 54—66]. [c.41]

Концентрация окисного железа. Электролит работающих ванн всегда содержит в себе некоторое количество окисного железа, поступающего в раствор с поверхности обрабатываемых деталей. Наличие окисного железа ускоряет процесс образования магнитной окиси Рез04 и уменьшает толщину пленки. В этом случае образующееся около поверхности металла за-кисное железо сразу же реагирует с соединением окиси железа, уже находящимся в растворе, способствуя тем самым большему пересыщению раствора магнитной окисью. Как указывалось, большое пересыщение растворов снижает толщину образуемой пленки. Свежесоставленная ванна не дает нормального покрытия, образуя пленки большой толщины и рыхлого строения. Ванна требует проработки, т. е. накопления окисного железа. Проработка новой ванны может быть заменена специальным добавлением окисного железа в виде, например Fe2(S04)a 7Н2О. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...