Условие сплошности пленок на металлах

УСЛОВИЕ СПЛОШНОСТИ ПЛЕНОК НА МЕТАЛЛАХ [c.32]

Условие сплошности пленок на металлах................................24 [c.3]

Выполнение условий сплошности пленки всегда является необходимым, но в ряде случаев недостаточным условием. В реальных условиях у пленок с l мeo/Vмe l может и не быть высоких защитных свойств, как, например, у МоОз или ШОз. Поэтому ориентировочно считают, что если соблюдается условие 1,0< 1 мсо/1 ме< 2,5 — пленка сплошная, защитная а при 1 мео/1 ме>2,5 пленка может быть незащитной, так как в процессе роста ее могут возникать напряжения, разрушающие пленку, нарушающие ее сплошность. Могут быть и другие причины разрушения образовавшейся пленки недостаточная пластичность пленки, летучесть образовавшегося оксида, изменение кристаллической структуры пленки. Данная закономерность может быть применима и к другим видам пленок из продуктов коррозии на поверхности металла. [c.78]

Как видно, для всех металлов, за исключением элементов IA и ПА групп (кроме Be) таблицы Д. И. Менделеева, удовлетворяется условие сплошности. Однако существенное замедление скорости окисления металлов при выполнении условия (17) наблюдается для металлов, у которых рост оксидной пленки в основном обусловлен диффузией кислорода к поверхности металла. При Уо Ум, значительное увеличение объема оксида приводит к появлению больших напряжений в оксиде и на границе оксид—металл, что может быть причиной растрескивания пленки, и, следовательно, увеличения скорости коррозии металла. В качестве верхней границы отношения объемов, для которых обеспечивается достаточно хорошие защитные свойства пленки, обычно принимают величину Уо/Ум < 2,5. Отношения объемов оксида и металла представлены ниже [9, 10] [c.18]

Линейный закон роста пленки проявляется при высокотемпературном окислении на воздухе и в кислороде металлов, для оксидов которых не выполняется условие сплошности (17), или оксиды летучи, или наблюдается растрескивание пленки при Vo > Vm (металлы IA и ПА групп периодической таблицы Д. И. Менделеева Мо, W, Nb, Та, U), например линейный закон окисления ряда металлов выполняется при температурах, °С Mg > 450 Мо > 550 W > 700 Nb > 400—550 Та > 500 U > > 160—230 [12, 131. [c.22]

Защитными свойствами обладают пленки, покрывающие повер. -ность металла сплошным слоем. Известно условие сплошности молекулярный объем соединения, возникающего из металла и окислителя VoH, должен быть больше объема металла Уме, пошедшего на образование молекулы соединения. [c.13]

Помимо сплошности первоначально образующегося слоя окислов на защитные свойства окисных пленок оказывают влияние и другие факторы. Большое значение имеет соответствие между кристаллическими структурами образующихся окислов и металла. Чем больше различия между этими структурами, тем большие напряжения возникают в соприкасающихся кристаллических решетках металла и окисла. Накопление в растущей пленке остаточных внутренних напряжений приводит к механическому ее разрушению (вспучиванию, отслаиванию, растрескиванию). Когда объем окислов намного больше объема окислившегося металла (Уок> ме), в окисной пленке возникают напряжения сжатия. У вольфрама, имеющего соотношение ок Уме=3,35, условие получения сплошной пленки окислов выполняется. Однако большая разница в объемах окисла Оз и металла обусловливает возникновение значительных внутренних напряжений. В результате окисная пленка на вольфраме получается очень хрупкой, со слабыми защитными свойствами. Предпосылкой высоких защитных свойств пленки является малая электропроводность образующихся окислов. Большая стойкость алюминия к окислению кислородом объясняется низким значением электропроводности АЬОз, которая при 1000°С равна 10 " Ом Х Хсм- . При относительно высокой электропроводности окислов возможно образование пленок с хорошими защитными свойствами в связи с решающим влиянием других факторов. Например, удельная электропроводность СггОз больше, чем у N 0, почти в 10 раз, в то же время защитные свойства у окислов хрома выше, чем у окислов никеля. [c.28]

Основой большинства пассивирующих растворов являются сильные окислители — соединения шестивалентного хрома. Они участвуют в процессе образования тонкой пассивирующей пленки, состоящей из оксидов или гидроксидов шести- и трехвалентного хрома, а также обрабатываемого металла. Соотношение содержания в пленке на цинке соединений шести- и трехвалентного хрома, в зависимости от условий пассивирования, изменяется от 1 1,5 до 1 3, что определяет различные оттенки радужной окраски пленок — с увеличением содержания трехвалентных соединений хрома вместо красновато-лилового будет преобладать зеленый оттенок. Благодаря большой сплошности эта пленка затрудняет доступ раствора к металлу, чем ограничивается рост ее толщины. В слабокислой среде в присутствии активирующих ионов, например сульфата, происходит частичное растворение пленки, благодаря чему становится возможным продолжение реакции и некоторое увеличение толщины пленки. Однако скорость реакции быстро падает, делается сопоставимой со скоростью растворения пленки в пассивирующем растворе, в результате рост пленки прекращается. [c.269]

Защитные свойства окисных пленок определяются в значительной степени их сплошностью, т. е. способностью покрывать всю поверхность металла. Условие сплошности заключается в том, что отношение объема окисла к объему металла Умет< израсходованного на его образование, должно удовлетворять следующему неравенству [c.14]

Хотя условие сплошности выведено для окисных пленок, оно применимо и к другим пленкам продуктов кор-резин на металлах. [c.26]

Приведенные условия сплошности для окисных пленок могут быть распространены и на другие продукты взаимодействия металлов с агрессивными средами, образующиеся на поверхности металла. [c.130]

Эти покрытия должны обеспечить химическую стойкость всех компонентов защитной пленки к травящему раствору в условиях рабочего режима достаточную адгезию к поверхности металла, в особенности на границе металл — защитная пленка, где происходит травление металла, стабильность адгезионных свойств при воздействии травящей среды и температуры достаточную сплошность, минимальную пористость, не снижающуюся при обработке в травящем растворе полное высыхание и отвердение покрытия при нормальной комнатной температуре или при горячей сушке. [c.497]

При газовой коррозии наиболее важен процесс окисления, в результате которого на поверхности образуются пленки окислов. Защитные свойства окисных пленок зависят о г их сплошности, прочности, плотности, коэффициента теплового расширения и адгезионных свойств. Условие образования сплошных окисных пленок — соотношение объемов окисла (Гд5[ ,0) и исходного металла (Гмг) если [c.250]

Необходимым (но недостаточным) условием защитных свойств окалины является ее сплошность, которая зависит от соотношения молекулярного объема окисла, возникаюш,его на поверхности металла, и объема металла, израсходованного на образование этого окисла. Пленка может быть сплошной только в том случае, если это отношение больше единицы [c.26]

Защитными свойствами обладают только сплошные пленки. Пленки, не образующие сплошного плотного слоя, не являются защитными, так как через них окисляющий газ может сравнительно свободно проникнуть к участку поверхности неокисленного металла. Продукт окисления оказывает защитное действие только тогда, когда он занимает больший (по сравнению с металлом) объем и может закрыть всю поверхность металл а. Условие сплошности пленок на металлах может быть [c.44]

В пассивном состоянии поверхность алюминия покрыта пленкой, состоящей из АЬОз или А120з Н20 толщиной от 5 до 100 нм в зависимости от условий эксплуатации. Пленка на алюминии обладает хорошим сцеплением с металлом и удовлетворяет требованию сплошности. Поэтому коррозионная стойкость алюминия во многом определяется величиной pH раствора (рис. 7.11). Пленка на алюминии образуется при рП = 3-9. Алюминий стоек в атмосферных [c.200]

При тускнении серебра на воздухе образуются одновременно окисел и сульфид, причем продукты реакции содержат большее количество окисла, чем сульфида. У сплавов, содержащих медь, при этом образуются также окисел и сульфид одновалентной меди. Соотношение легирующих металлов в пленках соответствует их соотношению в сплаве [1]. Толщина пленки увеличивается в результате диффузии ионов серебра к внешней границе окисла. Рост пленки зависит от ее толщины. При условии сплошности пленки ее рост подчиняется параболическому закону. В случае образования более толстых и не совсем сплошных пленок увеличение толщины становится пропорциональным времени (лидейная зависимость) [2]. [c.466]

Условие сплошности состоит в том, что молекулярный объем окисла, возникающего из металла и кислорода, должен быть больше объема металла, израсходованного на образование молекулы окисла. В противном случае пленки окисла не хватает, чтобы покрыть сплошным слоем весь металл, в результате чего она получается рыхлой, пористой. Условие сплошности пленок может быть выражено, по данным Пиллинга и Бедвортса, следующими отношениями [c.25]

Кинетика окисления, т.е. жаростойкость существенно зависит от свойств образующейся пленки оксида сплошности, однородности и нроницаемости.Чем выше защитные свойства иленки, тем меньше ее толщина. Условие сплошности основано на соотношении А молярных объемов металла Ум и оксида УмтОшп/2 [c.10]

Заметными защитными свойствами могут обладать только сплошные, т. е. покрывающие сплошным слоем век поверхность металла, пленки. Возможность образования такой пленки определяется условием сплошности Пиллинга и Бедворса молекулярный объем соединения, возникающего из металла и окислителя, VoK должен быть больше объема металла Уме, израсходованного на образование молекулы соединения. В противном случае образующегося соединения не хватает, чтобы покрыть сплошным слоем весь металл, в результате чего пленка продукта коррозии металла получается рыхлой, пористой. [c.32]

При значении а = 1,2...1,6 получаются так называемые защитные пленки, пассивирующие металл. Учитывая отклонения состава многих оксидов металлов от стехиометрического, а следовательно, колебания их молекулярной массы и плотности, можно считать критерий а лишь оценочным, но тем не менее отображающим действительные условия сплошности. Рост толщины пленки всегда начинается в кинетическом режиме, т. е. лимитируется кинетикой химической реакции (логарифмический закон), но затем, после создания сплошной пленки, ее рост или практически прекращается из-за малых коэффициентов диффузии, или продолжается в результате диффузионных процессов. Диффузия определяется или постоянством градиента (линейный закон роста пленки), или условием 6grad = onst (параболический закон роста). Различные законы роста пленки показаны на рис. 8.22. [c.308]

Чтобы предотвратить нарушение сплошности защитной пленки, изолирующей металл образца от сальниковой набивки, ингибитор применяли следующим образом. Готовили 50%-ный раствор ингибитора, который наносили на поверхность сальниковых колец. Предварительно обезжиренные образцы с надетыми на них кольцами сальниковой набивки устанавливали в специальные камеры с крышками, позволяющими сжимать набивку и создавать плотный контакт ее с образцами. Поскольку процесс коррозии штоков арматуры наиболее интенсивно протекает после ее гидроиспытаний, когда сальниковая набивка насыщается водой, в целях создания условий, близких к реальным, перед установкой колец набивки на образцы их пропитьшали технической водой. [c.60]

В производственных условиях чаще всего сталкиваются с окислением металлов, в случае сплавов на основе железа — с образованием окалины. Защитные свойства металлов от окисления обусловлены образованием сплошных оксидных пленок на их поверхности. Для обеспечения сплошности пленок необходимо, чтобы объем оксида Fok был больше объема металла Г ег, из которого он образовался Fok / F er > 1. В противном случаб получастся прерьшистая пленка, не способная эффективно за-шщ ить металл от коррозии. Такая пленка характерна для магния (FoK / = 0,79), что затрудняет запщту сплавов на его основе от коррозии. [c.489]

Состояние поверхности металла во многом определяет его коррозионную стойкость неоднородность поверхности является одной из причин местной коррозии гладкая полированная поверхность более стойка к коррозии, чем трубообработанная, шлифованная поверхность наличие окисной пленки на поверхности металла, при условии ее сплошности, препятствует развитию процессов коррозии. [c.15]

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]

Основным требованием к образующейся оксидной пленке является условие сплошности, которое определяется соотношением между объемом образованного оксида (Умсо) и окисляемого металла (1 ме) и формулируется так молекулярный объем оксидной пленки должен быть больше атомного объема металла. В этом случае можно ожидать образования сплошных пленок. Соотношение объемов оксида и металла, на котором образуется пленка, легко подсчитать. Объем 1 г-атома металла равен Умс= Л1йше, где А — атомная масса металла йше — плотность металла. [c.77]

Алюминий и его сплавы. Стандартный электродный потенциал алюминия (А1 АР++Зе-) —1,66 В. На основании этой величины можно предположить, что алюминий весьма активный металл, однако практически он обладает достаточно высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, так как на поверхности металла образуется защитная оксидная пленка. Такая пленка появляется почти мгновенно при соприкосновении свежего среза металла с воздухом, но рост ее продолжается медленно. Толщина пленки зависит от многих условий для алюминия, хранящегося в помещении, она составляет 0,01—0,02 мкм, при действии сухого кислорода— от 0,02 до 0,04 мкм, а прн термической обработке металлов доходит до 0,1 мкм. В зависимости от" окружающих условий поверхностная пленка состоит из аморфного или кристаллического оксида алюми.ния либо из гидроксида алюминия. Она обладает хорошим сцеплением и удовлетворяет условию сплошности. Таким образом, алюминий устойчив во всех средах, где на ег о поверхности может существовать защит1[ая пленка, и нестоек там, где эта пленка разрушается, либо нет условий длп ее образования. Защитная пленка на алюминии может образовываться даже при отсутствии окислителей вода, водные растворы нейтральных солей пассивируют поверхность алюминия. [c.117]

При использовании пассивирующих ингибиторов необходимо учитывать две особенности присущего им механизма защиты. Первая из них заключается в том, что защитная пленка ( фильм — по Кис-тяковскому) очень часто не бывает сплошной. Причины нарушения сплошности не вполне ясны. Считается, что они связаны с наличием на поверхности металла различного рода неоднородностей, в первую очередь, неметаллических включений [89 137], а также структурных и структурно-химических дефектов, резко выраженных границ зерен с повышенной сегрегацией примесей и т. д. В местах нарушения сплошности — в просветах или в порах металл оказывается обнаженным и, контактируя со средой, корродирует.В присутствии ингибитора общая коррозия переходит в местную, сосредоточенную на отдельных, относительно небольших участках. Это явление наблюдается либо при недостатке ингибитора, либо в результате пробоя пленки в присутствии активных анионов, чаще всего хлоридов. В последнем случае говорят о достижении потенциала перепассива-ции или потенциала питтингообразования. Условием такой локали- [c.53]

Наиболее распространенным является процесс взаимодействия металлов с кислородом, хотя известны и другие виды газовой коррозии (сернистая, водбродная и др.). Химическая коррозия, имеющая место в этом случае, развивается в кислородсодержащих газах иа воздухе, в углекислом газе, водяном паре, чистом кислороде и др. Движущей силой газовой коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов в газовых средах при данных внешних условиях давлении, температуре, составе среды и др. При этом на поверхности металла чаще всего образуется оксидная пленка. От структуры, состава и свойств этих пленок зависит скорость процесса газовой коррозии. Защитные свойства оксидных пленок в значительной степени определяются их сплошностью, которая зависит от отношения моля оксида к массе атома металла. Хорошо защищают металл от дальнейшего окисления только плотные оксиды, если отношение объемов находится S пределах 1,0—2,5 [28]. [c.407]

Для газовой коррозии наиболее важен процесс окисления, в результате которого на поверхности образуются пленки оксидов. Защитные свойства оксидных пленок зависят от их сплошности, прочности, коэффициента теплового расширения и адгезионных свойств. Условие образования сплошных оксидных пленок — соотношение объемов оксида (Умо) и исходного металла (Км)-еели Умо/1 м > 1, то, как правило, образуются пленки, тормозящие процесс окисления (табл. 20.1). Однако из-за возникновения напряжений в пленке, летучести оксидов и по другим причинам защитные свойства оксидных пленок могут резко снижаться. [c.362]

Такой эффект катодного выделения более положительных металлов и, вследствие этого, ускорение коррозии наблюдается также, если в растворе находятся соли тяжелых металлов с достаточно положительным электрохимическим потенциалом (Pt, Au, Ag, Си, Ni и, в меньшей степени, Fe). Поэтому в замкнутых полиметаллических системах, по которым циркулируют водные растворы, например, морская вода, наблюдается усиление коррозии алюминия и его сплавов, если в этой системе находятся медь или медные сплавы, даже при отсутствии электрического контакта с алюминием. Таким образом, сравнительно высокую коррозио1ь ную стойкость чистого алюминия и некоторых его сплавов, кроме основного влияния защитных кроющих пассивных пленок (анодный контроль), в значительной мере объясняют высоким перенапряжением выделения водорода на поверхности алюмнння, особенно в пассивном состоянии (катодный контроль). Примеси тяжелых металлов (в первую очередь в практических условиях железа или меди) сильно понижают химическую устойчивость алюминия не только вследствие нарушения сплошности защитных пленок, но и благодаря облегчению катодного процесса. Присадки более электроотрицательных металлов с высоким перенапряжением водорода (Mg, Zn) в меньшей степени понижают коррозионную стойкость алюминия. [c.261]

Сплошность эмалевого покрытия достигается при условии хорошего смачивания расплавленной эмалью твердой поверхности стали. Как установлено [91—93], смачивание неокисленной поверхности стали расплавленными силикатами несовершенно и адгезия их к металлу очень мала (250—300 эрг1см ). Сплошное эмалевое покрытие, обладающее достаточной прочностью сцепления с металлом, удается получить только после образования на поверхности стали пленки окислов железа определенного состава [91—98] и толщины [99—113]. При этом адгезия расплавленных эмалей к металлу возрастает до 500—бООэрг/сж . Поэтому для получения прочного эмалевого покрытия необходимо, чтобы сталь обладала способностью при нагревании до температуры расплавления нанесенного на ее поверхность эмалевого шликера образовывать- окисную пленку соответствующего состава и толщины. Опытами установлено, что максимальной прочностью сцепления с эмалью обладает сталь, которая после нагревания в течение 10 мин. в атмосфере воздуха при температуре 800° образует окисную пленку весом 4—6 мГ/см [112], при температуре 860°—5—6 мГ/см и при 900°—6— 7 мГ/см [109]. Если вес пленки, образованной при 800°, ока- [c.106]

Обычно поверхность незащищенного металла покрыта невидимой простым глазом окисной пленкой, обладающей меньшей или большей толщиной и сплошностью, а следовательно, меньшей или большей защитной способностью. При неблагоприятных усло-ьнях, например во влажной загрязненной атмосфере, эта защитная пленка разрушается, и на поверхности металла накопляются уже видимые простым глазом продукты коррозии — ржавчина. При очистке поверхности металла от продуктов коррозии восстанавливается активное состояние металла, повсеместно или только па участках обработки. В последнем случае значительно увели- пшается структурная неоднородность поверхности металла. Это при неблагоприятных условиях вызывает быстрое развитие коррозии, так как естественная пассивация кислородом воздуха металла уже не происходит. Поэтому подготовка поверхности металла к окрашиванию, особенно сопровождающаяся механической обработкой, доллша производиться по возможности в сухом и чистом воздухе, а первая операция окрашивания (грунтование) должна следовать сразу за подготовкой. [c.105]

Подготовка поверхности деталей перед точечной и роликовой сваркой. Состояние поверхности свариваемых деталей (степень обработки — микро- и макрошероховатость, окислы, случайные загрязнения) значительно влияет на качество сварного шва. В реальных условиях сварки (деталей, полученных прокаткой, прессованием или после механической обработки) во время обжатия электродами выступы на поверхности сминаются и сравнительно мало влияют на величину контактного сопротивления и тепловыделение. Окислы, краска и большинство других случайных загрязнений, попадающих на поверхности деталей, не-электропроводны и в зависимости от толщины и сплошности затрудняют или полностью препятствуют протеканию электрического тока при сварке. Практически эти загрязнения располагаются на поверхности деталей в виде тонкой неоплошной пленки и уменьшают фактическую площадь электрического контакта. В результате увеличивается плотность тока и происходит дополнительное выделение тепла в контактах. В контактах электрод— деталь это сопровождается налипанием металла на рабочую поверхность электродов, образованием выплесков, поджогов и других дефектов. Пр И неравномерном распределении стойких пленок искажается форма и размеры зоны расплавления шва. [c.98]

Прсцссс воздействия концентрированного раствора щелочи на котельный металл мсжет быть в соответствии с воззрениями Г. В. Акь мова [8] представлен как электрохимический процесс разрушения. В результате воздействия концентрированного раствора щелочн при высоких температурах на поверхности металла возникает плотная электропроводная пленка магнитной окиси железа, имеющая значительно более высокий электродный потенциал, чем котельная сталь. В случае нарушения сплошности такого слоя создаются условия для возникновения большого катода (магнетит) и относительно очень малого анода (котельной стали в местах разрушения пленки) разность потенциалов между нимп достигает [c.37]

Цинк представляет единственное удовлетворительное металлическое покрытие, широко применяемое в подземных условиях (преимущественно для труб малого сечения). В некоторых почвах пленка углецинковой соли отчасти защищает металл. В других почвах, после нарушения сплошности цинкового слоя, цинк играет роль протектора по отношению к стальной поверхности. Расстояние, на котором цинк оказывает защитное действие на железо, изменяется от нескольких миллиметров до 1 — 1,5 м в зависимости от характера почвы. [c.484]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...