Главная Обратная связь

Дисциплины:






Кинетика роста пленок



Скорость коррозии Vгаз обычно принято выражать через скорость роста оксидной плёнки:

Рассмотрим два случая процесса окисления:

а) отсутствие либо наличие очень пористой плёнки

 
 


Ме Со×О2 Со – концентрация кислорода.

   
 
 
 

 


В этом случае Vкор пропорциональна концентрации О2.

dx = kр×Со, где kр – константа скорости реакции.

dt

 

После разделения переменных и интегрирования получаем:

 

х = k¢×t + А

k¢ - постоянная для данной концентрации О2;

А –постоянная интегрирования (физический смысл состоит в том, что окисление начинается на металле уже покрытом тонкой оксидной плёнкой).

Если А ® 0,то можно считать, что на поверхности практически ничего нет, и выполняется:

линейный закон® х = k¢×t

Этот закон характерен для тонких и проницаемых оксидных плёнок металлов, которые не удовлетворяют условию сплошности.

 

б) наличие толстой оксидной плёнки:

\\\\\Со – концентрация О2 наружного.

Ме \Сх\\\ Со О2

\\\\\\

\\х\\\\

 

 

Если плёнка сплошная и оказывает торможение проникновению О2 к металлу, то рост оксидной пленки описывается параболическим законом

х2 = К²×t

 

Выведено также основное уравнение кинетики роста пленок, уравнение Эванса:

 

х2 + = k²¢×t , где k²¢= 2Со= const.

КД Кр

 

 

Если плёнка очень тонкая ( х®0 ), то первый член уравнения намного меньше второго, тогда получаем линейный закон роста.

 

Если толщина плёнки велика, то пренебрегаем вторым членом уравнения и переходим к параболическому закону.

Часто рост плёнки протекает медленнее, чем это следует из параболического закона (за счёт уплотнения), тогда выполняется логарифмический закон:

х = ln ( k×t )

Рост плёнок при диффузионно-кинетическом контроле подчиняется степенному закону: хn =kn×t

 

 

Х

1

2 .

 


 

 

t

Рис.2.2 Зависимости роста оксидных пленок :

1- линейный закон роста, 2- параболический, 3- логарифмический.

 

2.4 Оксидные пленки и их свойства

Продукты:1) Летучие : Zn + Cl2 ® ZnCl2­ Zn Cl2

ZnCl2

 
 


 

2) Нелетучие : Fe + O2 ® FeO, Fe2O3, Vкор

Fe3O4 –происходит само-

торможение. 1

 

время

1-летучие продукты коррозии

2-нелетучие продукты коррозии

Свойства плёнок:

1.Толщина – h - тонкие

- средние

- толстые

Способы определения толщины:

- весовые или гравиметрические (для толстых плёнок),



- оптические (тонкие и средние плёнки );

- электрохимические

2. Сплошность.

Условие сплошности Пиллинга - Бедворста:

       
   
 


Vок < 1 (Ca, K, Na, Rb, Cs, Mg ) О2 О2

Vме

Vок >>1 ( V, W = 3.35 )

Vме плёнка

растрескивается

 

Vок >1 (Al )

Vме плёнка

прочная

- пленка сплошная

 

3.Электроповодность (чем выше электропроводность пленки, тем ниже коррозионная стойкость)

4.Температурный коэффициент линейного расширения.

Чем больше разница между коэффициентами расширения плёнки и металла, тем больше вероятность растрескивания.

Чтобы быть защитной плёнка должна быть:

- достаточно толстой, чтобы затормозить агрессора, но сравнительно тонкой, чтобы в плёнке не возникали механические напряжения;

- сплошной

- неэлектропроводной;

- с минимальной разницей между температурными коэффициентами расширения плёнки и металла;

- хорошо сцеплена с поверхностью;

- по возможности эластична.

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...