Рост сплошных (защитных) пленок

РОСТ СПЛОШНЫХ (ЗАЩИТНЫХ) ПЛЕНОК [c.47]

Рост сплошной (защитной) пленки [c.28]

Сплошные пленки продуктов коррозии на металлах, не имеющие механических дефектов и прочно связанные с металлом, являются защитными, т. е. затрудняют проникновение реагентов (металла и окислителя) друг к другу при нх перемещении в слое окисла или другого соединения. Рост таких пленок сопровождается самоторможением процесса, т. е. уменьшением скорости коррозии по мере утолщения пленки. Процесс роста сплошной окисной пленки состоит из следующих отдельных стадий, протекающих последовательно и параллельно (рис. 24) [c.47]

Рост пористой пленки происходит по следующим взаимосвязанным стадиям перенос окислителя к поверхности металла, его адсорбция и химическая реакция образования оксида. Для таких пористых (незащищенных) пленок характерен линейный закон роста, поскольку скорость роста пленки контролируется скоростью реакции окисления металла и выражается зависимостью h=kix, где h — толщина пленки ki — константа химической реакции т — время. Процесс роста сплошной (защитной) оксидной пленки состоит из нескольких стадий [c.14]

После прохождения точки D (при потенциале Еп) скорость анодного роста защитной пленки уже превышает скорость ее химического растворения и начинается процесс формирования защитной пленки. Это и является причиной появления аномального хода анодной кривой, т. е. уменьшения анодного тока при смещении потенциала в положительную сторону. Процесс формирования защитной пленки завершается в точке Р при потенциале полной пассивности Ел.п. когда вся поверхность электрода покрыта сплошным 22 [c.22]

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]

Сплошные пленки, не имеющие механических дефектов и прочно связанные с металлом, являются защитными, т. е. затрудняют проникновение реагентов (металла и окислителя) друг к другу при их перемещении в слое окисла. Рост таких пленок сопровождается самоторможением процесса, т. е. уменьшением скорости коррозии по мере утолщения пленки. Процесс роста сплошной [c.28]

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]

Сплошная защитная пассивирующая пленка не является инертным покрытием, но находится в состоянии динамического электрохимического равновесия с раствором, и толщина ее зависит от характера внешней поляризации и потенциала электрода. На внешней своей поверхности пассивирующая окисная пленка под химическим воздействием кислого раствора постепенно растворяется. В объеме пленки (ближе или дальше от металлической поверхности — в зависимости от соотношения скоростей перемещения в пассивной пленке ионов кислорода и металла) происходит процесс анодного возобновления окисной пленки, компенсирующий процесс химического растворения пленки. При сохранении пассивного состояния равновесие оказывается устойчивым потому, что утолщение пленки уменьшает процесс электрохимического роста пленки вследствие возрастающих затруднений для миграции ионов металла и кислорода в окисной пленке наоборот, недостаточная для данных равновесных условий толщина вызовет превалирование электрохимических процессов роста пленки по сравнению с процессом химического растворения. [c.311]

На поздних стадиях окисления скорость реакции зависит от того, остается ли толстая пленка окалины сплошной или в ней по мере роста образуются трещины и поры, снижающие ее защитные свойства. Пленки продуктов реакции обычно хрупки и малопластичны, поэтому возникновение трещин зависит в известной мере от того, претерпевает ли пленка по мере роста растяжение, которое способствует разрушению, или она образуется при сжатии. Это, в свою очередь, зависит от того, как соотносятся объемы продуктов реакции и прореагировавшего металла [91. Если [c.191]

Скорость газовой коррозии металла при его окислении кислородом воздуха и, соответственно, скорость роста окисной пленки определяется или скоростью самой химической реакции окисления (для несплошных, не обладающих защитными свойствами пленок), или скоростью встречной двусторонней диффузии через пленку кислородных атомов и металла в виде ионов и электронов (для обладающих защитными свойствами сплошных пленок). [c.38]

У обладающих защитными свойствами сплошных пленок (для которых отношение объем окисла объем металла>1) скорость роста часто контролируется диффузией реагентов, которая является наиболее заторможенной стадией процесса диффузионный контроль) и сопровождается самоторможением по мере утолщения пленки уменьшается скорость диффузии через нее реа- [c.39]

По результатам исследований, выполненных в МЭИ [5.13], свободный рост кристаллов магнетита происходит в результате длительного воздействия воды высокой температуры на поверхности фер-ритной составляющей стали. При перекрытии перлитной составляющей на поверхности металла образуется сплошной слой магнетитовой пленки. Рост пленки происходит за счет диффузии ионов железа в верхние слои и ионов кислорода к основе. Окисляющее действие кислорода проявляется за счет прямого воздействия его на кристаллы пленки (окисление магнетита до гематита) и окисления металла кислородом, проникшим между кристаллами. Защитные действия самопроизвольной магнетитовой пленки недостаточно высоки, особенно при термических качках . [c.224]

Если отношение объема окисла к объему металла, из которого образовался окисел, меньше единицы Уок Уто образуются не сплошные, а пористые окисные пленки, обладающие слабыми защитными свойствами. Для таких металлов скорость роста окисной пленки определяется линейным законом йу1(И = К (где у — толщина пленки t — время окисления К — константа). [c.27]

Наиболее практическ важным случаем химической коррозии является окисление металлов. Процесс окисления обычно выражается в образовании и росте пленки окислов на поверхности металла. В том случае, когда удельный объем окисной пленки близок к удельному объему металла, пленка существенно замедляет дальнейшее его окисление. Если же плотности окисла и металла различны, в пленке возникают напряжения, она надрывается или сморщивается, и по образовавшимся трещинам кислород воздуха продолжает беспрепятственно поступать к поверхности металла. Скорость окисления в этих случаях почти не меняется во времени. При образовании сплошной защитной пленки окислов процесс окисления связан с диффузией сквозь нее кислорода от свободной поверхности к поверхности раздела [c.111]

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]

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]

Образование сплошной оксидной пленки NbjOj, не обладающей защитными свойствами, происходит с постоянной скоростью роста. Поэтому легирование твердого раствора направлено на создание поверхностного защитного слоя и такого химического состава основного сплава, который обеспечивал бы постоянную подпитку покрытия необходимыми химическими элементами и, таким образом, сохранность защитного слоя. Чтобы избежать потери прочности, легирование должно быть тщательно сбалансировано. Защитное покрытие требуется даже для обработки сплавов при температурах >424 °С в окислительных средах, дабы минимизировать растворение кислорода, способного вызвать охрупчивание. [c.311]

После прохождения точки D (при потенциале Е ) скорость анодного роста защитной пленки (2) уже превынхает скорость ее химического растворения, и начинается процесс формирования защитной пленки. Это как раз и является причиной появления аномального хода анодной кривой, т. е. уменьшения анодного тока при смещении потенциала в положительную сторону. Процесс формирования защитной пленки завершается в точке Р при потенциале полной пассивности Е а, когда вся поверхность электрода покрыта сплошным слоем окисла. Каждому значению потенциала между и Е п соответствует вполне определенная степень укрытия поверхности пассивирующей пленкой. Приближенно доля поверхности электрода, покрыто защитной пленкой (сс), при любом потенциале между Еа и Епп может быть оценена по отношению а = 1ж/г т,где ж—плотность анодного тока при данном потенциале Ex, i-s — плотность тока для предположительного случая, когда не происходит возникновения защитной пленки и анодная кривая до потенциала Е следует логарифмической (тафе-левской) зависимости. Значение может быть найдено из поляризационной кривой, г т — путем экстраполяции логарифмического участка активного анодного растворения металла до потенциала Ех- [c.44]

Проведенные расчеты показывают, что при окислении магния сплошной пленки окислов образоваться не может, поэтому зависимость коррозия — время будет выражаться прямой (рис. 3, а), а скорость коррозии постоянна во времени. В процессе окисления цинка будет образовываться защитная пленка, при соответствующем снижении скорости коррозии во времени (рис. 3, б). Процессы коррозий, для которых характерен начальный индукционный период (рис. 3, в), обнаруживают увеличение скорости коррозии во времени. Это может быть связано с наличием первичной защитной пленки, которая при взаимодействии со средой некоторое время защищает металл, а затем разрушается. Более сложные зависимости (рис. 3,г и 5) наблюдаются при периодическом разрушенйи пленок продуктов коррозии, что может быть вызвано ростом в них внутренних напряжений сжатия. [c.19]

В начальном процессе газовой коррозии на поверхности металла образуются тонкие окисные (защитные) пленки. Дальнейший рост пленки зависит от возможности проникновения через первичную (защитную) пленку продуктов коррозионной среды. Стойкость металла к газовой коррозии в большой мере зависит от сплошности защитной пленки и хорошего сцепления ее с металлом. Дл образования сплошных окисных пленок необходимо, чтобы молекулярный объем образующейся окисной пленки превышал объем металла из которого эта пленка возникла. Металлы, имеющие отношение Уок/Ум< 1, подвергаются высокой скорости окисления, так как имеют несплошные, слабо защитные окисные пленки. Наоборот, металлы с отношением VoJv > 1 обладают защитными пленками, значительно замедляющими процесс окисления [90]. [c.136]

Систематическое изучение образования слоев магнетита на железе в горячей воде (температура свыше 250°С) началось только в последние годы. До этого преобладало мнение, что механизм образования окисных слоев в паре и воде, а также их свойства практически одинаковы. Установлено, что сходством является только химическая природа конечных продуктов, но не их строение. Потер [Л. 13] установил, что в воде на стали всегда образуются два слоя магнетита, по своей структуре существенно отличающиеся друг от друга. Непосредственно на металле находится тонкий, прочно сцепленный с ним сплошной слой РезО , обеспечивающий защиту металла. Над ним находится рыхлый слой относительно крутнозернистого магнетита, который, очевидно, не в состоянии выполнять функции защитного слоя. Окисленное железо распределяется примерно поровну на внутреннем и наружном слоях, при этом внутренний слой практически не должен иметь механических напряжений. Более поздние исследования подтвердили эти наблюдения. На основе их была предложена следующая зависимость роста пленок от времени контакта железа со средой [c.30]

Новая работа, выполненная в Оук Ридж, ясно показала, что окисление натрия в сухом кислороде начинается быстро, но, по крайней мере при низких температурах, потом идет исключительно медленно,локазывая,что пленка обладает некоторыми защитными свойствами. Толщина, при которой рост пленки практически прекращается, соответствует 50 А при 79 С. При 48° С толщина достигает 1500 А, что значительно выше, чем предельная толщина пленки, достигаемая на меди при таких температурах. При 48° С рост пленки происходит не очень медленно и повышается после 25 ООО мин. Результаты согласуются с мыслью Данна и Уилкинса о том, что пленка, хотя растянутая, не должна разрушаться под действием внутренних напряжений, пока не достигнута определенная толщина. Тот факт, что, даже в этой области толщин, окисление происходит быстрее на натрии, чем на меди, согласуется с теорией сжатия Хадла, согласно которой движение вещества через сплошную пленку управляется энергией, необходимой ионам, чтобы пройти путь от одной стороны к следующей это движение происходит значительно быстрее, если ионы находятся друг от друга на достаточном расстоянии. По этому вопросу следует изучить работы [50]. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...