Окисные пленки законы роста

В процессе образования окисных пленок закон их роста может быть различным, что в значительной степени зависит от соотношения [c.26]

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

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

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]

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 t > 500° С), железа (при t > 700° С) и большого числа других металлов и сплавов при определенных температурах, В табл. 6 приведены параметры диффузии элементов в окислах. [c.59]

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

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 защитной окисной пленки. [c.65]

Таким образом, эта теория обосновывает возможность логарифмического закона роста толстых пленок, т. е. когда перенос электронов через окисный слой путем туннельного эффекта (см. гл. 3, 5) исключен. [c.79]

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]

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]

При небольшой толщине превалируют граничные эффекты и скорость окисления уменьшается быстрее, чем это предсказывает параболический закон. При таких условиях скорость роста пленки у может быть представлена или более высокой степенью, или другим экспоненциальным соотношением, иногда, как, например, в случае окисления алюминия на воздухе, где диффузия сквозь окисную пленку протекает очень медленно, параболический закон неприменим, и скорость роста пленки уменьшается, асимптотически приближаясь к нулю при очень малой толщине. [c.31]

Окисная пленка АЬОз растет при 35 —600 °С по параболическому закону, рост сопровождается диффузией ионов металла на поверхиость окисла, а с 500—550 °С — по линейному закону, путем диффузии иоиов кислорода к поверхности алюминия. [c.93]

Фиг. 4. Удлиненные полости, обнаруживаемые в окисных пленках по истечении некоторого времени. Эти полости вызывают логарифмический закон роста [10]. а — ранняя стадия б — поздняя стадия.

Повышение температуры до 1000 приводит к ускорению процесса окисления сплава, которое в наиболее окислительной атмосфере (воздух) сопровождается разрушением окисной пленки ЫЮ-СггОз (табл. 10) по мере ее роста (окисление по линейному закону), что связано, по-видимому, с большой хрупкостью пленки в данных условиях. Это обусловливает высокие значения энергии активации процесса в интервале температур 900—1000 (табл. 6), [c.33]

Рост окисной пленки на сплаве во всех трех атмосферах протекает по логарифмическому закону (табл. 5). При температуре 1000° [c.37]

Цель работы — установить закон роста окисной пленки во времени при окислении данного металла в воздухе при высокой температуре и определить постоянные коэффициенты уравнения, выражающего найденную зависимость. [c.33]

Закон роста окисной пленки во времени в значительной степени зависит от защитных свойств образующейся пленки. Для незащитных пленок, например для несплошных пленок (для ко- [c.34]

В выводах указывают закон роста окисной пленки на данном металле в воздухе при исследованной температуре, приводят полученную эмпирическую формулу и дают свое суждение о контролирующем факторе скорости окисления металла. [c.38]

Возникающие пленки бывают обычно сплошные, причем скорость роста пленки определяется диффузией ионов металла через окисную пленку. Этому закону подчиняется окисление меди и цинка (выше 350°С). [c.414]

Закон роста окисной пленки во времени в значительной степени зависит от ее защитных свойств. [c.39]

Медь служила объектом для многочисленных исследований законов роста окисной пленки. Для нее установлено, что при температурах порядка 700—900° зависимость скорости коррозии от времени подчиняется уравнению параболы. [c.27]

Медь служила объектом для многочисленных исследований законов роста окисной пленки. Для нее установлено, что при температурах 700—900° зависимость скорости коррозии от времени подчиняется уравнению параболы. При более низких температурах ход кривой нарушается вследствие хрупкости пленки и образования трещин. [c.24]

После образования первичной пленки дальнейшее окисление железа возможно путем диффузии через эту пленку молекул воды, пара или же атомов железа. Опыт показывает, что диффундируют именно атомы железа. В этом двухстадийном процессе (диффузия атомов железа — окисление его молекулами Н2О) наиболее медленной и определяющей скорость всего процесса стадией является диффузия атомов железа. Защитная окисная пленка растет по диффузионному параболическому закону. Скорость роста пленки быстро увеличивается с повышением 112 [c.112]

В работе исследовались бинарные сплавы Рс1— 1 вес.% и Рс1 — 0,2 вес.% А1. В результате высокотемпературного отжига (900°—1100°С) на воздухе окисление происходит без образования внешней окисной пленки. Установ.те-но, что рост зоны внутреннего окисления описывается параболическим законом. Исследована микроструктура зоны внутреннего окисления. [c.133]

Объемное отношение окиси меди к меди равно 1,7, поэтому можно ожидать, что образующаяся окисная пленка с самого начала будет защитной. Рост такой пленки должен происходить по диффузионному механизму и удовлетворять параболическому закону. Оказалось, что для меди это справедливо во многих условиях, ио иногда наблюдаются и другие закономерности. Так, на самых ранних стадиях окисления (при температуре, например, 1000° С) был зарегистрирован рост по линейному закону [c.104]

Схематический график зависимости логарифма i от h по Хауффе и Ильшнеру приведен на рис. 31. Из этого графика следует, что скорость перемещения электронов вследствие туннельного эффекта определяет скорость образования самых тонких пленок (область /), а скорость переноса ионов — скорость роста более толстых пленок (область II). Так, окисление алюминия во влажном кислороде при 25 С описывается во времени логарифмическим законом, переходящим по мере увеличения толщины окисной пленки в обратный логарифмический закон (рис. 32) переход от логарифмического закона к обратно логарифмическому закону окисления наблюдали у тантала в интервале от 100 до 300° С. [c.55]

При нагревании до 300° на поверхности стали возникает окисная пленка гематита ГегОз, твердость которой в 4—5 раз выше твердости основного металла [19]. Если пленка плотная, то диффузия окислителя мала, и скорость ее роста подчиняется логарифмическому закону. Пленка в этом случае получается тонкая и пластичная, коэффициенты ее линейного и объемного расширения мало отличаются от таковых для стали. Поэтому на ней отсутствуют микротрехцины. [c.27]

При нагревании стали до 600° скорость роста окисной пленки подчиняется степенному закону с показателем степени больше двух. При этой температуре на поверхности стали образуются все три окисла ГегОз, Гез04 и FeO. Толстые многослойные пленки имеют много дефектов в етроении, вызванных различием в линейных и объемных коэффициентах теплового расширения. Наличие на поверхности надрывов и трещин облегчает процесс диффузии и способствует повышению скорости роста пленки. Разные окислы слабо сцеплены между собой, поэтому иногда наблюдается откалывание окалины даже без воздействия абразива. Этот процесс особенно заметен на углеродистых сталях при температуре выше 575°, когда на границе металл — пленка начинает образовываться закись железа, имеющая плохое сцепление с основным металлом [20]. Кроме того, толстые пленки очень хрупки, что приводит к возрастанию роли ударного износа, так как даже малоабразивные и мелкие частицы будут пробивать окалину, тогда как при ее отсутствии они практически не влияют на износ. Образованию рыхлых пленок спо- [c.27]

При низких давлениях кислорода и температуре железо и малоуглеродистая сталь окисляются с образованием Рез04. Окисная пленка состоит из двух слоев, которые отличаются физическими свойствами, а разделительная линия между двумя слоями соответствует первоначальной поверхности металла. Внутренний окис-ный слой действует как диффузионный барьер. Вначале кинетика окисления подчиняется параболическому закону и рост внутреннего слоя регулируется диффузией атомов железа через этот слой. [c.141]

При малой толщине окисной пленки напряженность поля значительна, но по мере утолщения пленки она ослабевает и при толщине порядка нескольких десятков нанометров становится исчезающе малой. В этих условиях в качестве основной движущей силы диффузии остается градиент концентращ1й, обусловленный изменением соотношения металла и окислителя в окисной пленке. На границе металл — окисел в пленке следует ожидать максимально возможную в рассматриваемых условиях концентращ1Ю катионов при некотором недостатке анионов, а на границе окисел - газ следует ожидать максимально возможную концентрацию анионов при некотором недостатке (по отношению к внутренним слоям) катионов. Наряду с этим предполагается наличие в окисле дефектов, которые, по современным представлениям, являются необходимым условием для диффузии [5 - 9]. Эта модель, в совокупности с представлением об окисной пленке как о полупроводнике, является основой теории Вагнера - Хауффе, описывающей рост толстых окисных пленок по закону квадратичной параболы [10]. [c.12]

Трещины в окнсной пленке могут возникать под давлением интенсивно испаряющегося металла (или компонентов сплава), а также в результате большой разницы коэффициентов линейного сширения окисла н металла, при их полиморфных превращениях. При таких условиях имеет место линейный закон роста окисной пленки где и Сг — постоянные. [c.89]

Цирконий до 600 С мест параболический закон роста. При 600—985 °С рост окисла происходит только по кубическому закону. Однако с увеличением выдержки более 15 мин при 985 °С имеет место линейный закрн роста, вероятно, вследствие интенсивного растворения кислорода в цирконии, при 1100°С снова имеет место параболический закон роста окисной пленки. [c.93]

Окислы, как правило, имеют малую область гомогенности этим можно объяснить, что при решении диффузионных задач определение распределения концентрации по толщине окисной пленки не представляло интереса. Тем не менее в [2] диффузионная кинетика po Tia оксида исследовалась для линейного закона распределения концентрации по толщине слоя. В [20, 49] решение диффузионной задачи, ошсьюа-ющей рост оксида, бьшо выполнено для граничных условий, близких к условиям роста диффузионных покрытий при этом использовались ряды. Несмотря на преимущества применения рядов для решения подобных задач, возникают и осложнения, связанные с необходимостью исследования сходимости рядов. В связи с этим иногда могут быть поставлены под сомнения и полученные рещения, если не найден путь доказательства сходимости. При решении задачи о росте диффузионного покрытия в предположении, что его толщина со временем изменяется по параболическому закону, могут использоваться представления, развитые в [46]. Рассмотрим однофазное покрытие. Предположим, что оно возникает в результате подачи вещества В на подложку из материала А при температуре Г, необходимо найти концентрацию Сд вещества А на поверхности покрытия, а также распределение концентрации вещества А по толщине покрытия. Если специально не оговаривается, то предполагается, что коэффициент диффузии вещества В в А пренебрежимо мал по сравнению с коэффициентом диффузии вещества А в В. [c.120]

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]

Сч.ислепне этого сплава при 900 во всех трех атмосферах протекает по логарифмическому закону (табл. 5), что указывает на хорошие защитные свойства первичной окисной пленки, которые тем выше, чем окислительней атмосфера, и примерно одинаково ухудшаются со временем. Таким образом, эта телшература достаточна для довольно быстрого образования на поверхности сплава первичной защитной окисной пленки, но дальнейший рост пленки при этой температуре заметно заторможен. [c.33]

При наиболее высокой температуре (1200 ) тормозящие свойства окисной пленки во всех трех атлМосферах повышаются, хотя скорость коррозии при этой температуре больше, но рост пленки подчиняется логарифмическому закону. [c.34]

В выводах отмечают, удовлетворяет ли окисел данного металла или окислы компонентов сплава условию сплошности указывают закон роста окисной пленки во вре.менп на данном металле или сплаве в воздухе при исследованной температуре приводят полученную эмпирическую формулу Дт+=/(т) с указанием размерностей входящих в нее переменных Дт+ и т и результаты проверки ее правильности формулируют свое суждение о контролирующем факторе скорости окисления металла или сплава сопоставляют значение истинной и средней скорости пропесса для какого-либо одного и того же времени т. [c.44]

Термостойкость силицида YSia изучали в работах [14, 22]. Исслсдоваиия проводили в неподвижном воздухе в интервале 300—1100°. В результате этих исследований установлены кинетические параметры окисления и выведено уравнение температурной зависимости скорости окисления YSi2 в интервале 400—600° ( g/ = 3,72—2621/Г). Рост окисной пленки у этого силицида подчиняется логарифмическому закону вплоть до 700 после чего образен быстро превращается в темно-коричневую рыхлую массу и рассыпается. [c.707]

С увеличением коэффициента избытка воздуха а в печной атмосфере скорость окисления стали ЭИ835 при 900 и 1000° несколько повышается, а при 1050 и 1100° резко возрастает при переходе к атмосфере воздуха. Кинетика роста окисной пленки протекает по логарифмическому закону (табл. 17). [c.64]

В области температур, представляющих интерес, быстро устанавливается рост окисла по линейному закону, а лимитирующей стадией процесса является, как обычно полагают, диффузия ионов кислорода через тонкий поверхностный слой окисла, обладающий адгезией и характеризующийся постоянной средней толщиной при данной температуре. В случае двуокиси углерода константа скорости сначала плавно возрастает с температурой, а вблизи температуры фазового перехода 3—у-металла (780° С) происходит резкое повышение скорости реакции, сопровождаемое некоторым самоподогревом за счет большой теплоты реакции. При дальнейшем повышении температуры до 1000 С скорость реакции остается постоянной или меняется слабо. Основная масса окисла образуется в форме сыпучего порошка (размер частиц увеличивается с повышением температуры) или при более высоких температурах — в форме растрескавшейся окалины, обладающей адгезией к металлу. Отсутствие температурной зависимости константы скорости при высоких температурах объясняется именно формированием такой окалины и может быть связано со спеканием окисла нли, что более вероятно, с освобождением растущих механических напряжений за счет пластической деформации окисла и верхнего слоя металла, а не за счет разрыва окисной пленки. При самых высоких температурах лимитирующей стадией коррознн может стать диффузия газа через пористую окалину [13]. Присутствие небольших количеств паров воды (>10-2%) [J кислорода (>10- %) существенно усиливает коррозию прн более низких температурах (400— 500° С) [11], причем в таких условиях часто наблюдается селективная коррозия металла около включений карбида [14]. Введение в уран добавок кремния (>3,8%) повышает стойкость к окислению при всех температурах, в то время как легирование [c.213]

Невидимые пленки на алюминия. При изучении закона роста окисных пленок в чистом сухом кислороде при обычной температуре возникает затруднение в получении металлической поверхности, совершенно свободной от окиси до начала опыта. Штейнгейлю удалось сконденсировать алюминий в вакууме на свежую слюдяную поверхность (полученнзоо расщеплением листка слюды), получив таким путем металлическую пленку, свободную от окиси и до прозрачности тонкую. После конденсации наблюдалось самопроизвольное увеличение прозрачности вследствие некоторых кристаллизационных изменений (или, может быть, вследствие неизбежных следов кислорода ). Однако после того, как прозрачность установилась, был дан доступ воздуху или кислороду, после чего произошло новое увеличение прозрачности, которое можно, несомненно, приписать окислению. Оно происходило вначале быстро, но постепенно замедлялось, как это показано на фиг. 16, где вертикальная ось представляет логарифм прозрачности. [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...