filebar
Методические пособия по сварочным работам

Процесс диффузии катионов металла через окисную пленку

Это положение можно рассматривать как относящееся не только к алюминию, но и другим металлам. Поскольку на втором этапе окисления ведущим становится процесс диффузии катионов металла через окисную пленку, скорость окисления металла и наращивания окисной пленки по толщине должна возрастать с увеличением температуры. Переход металла из твердого состояния в жидкое не вызывает изменения закона увеличения окисной пленки по толщине со временем и приводит лишь к дальнейшему возрастанию скорости окисления в соответствии с возросшей температурой. Разрушение окисной пленки на поверхности жидкой ванны может способствовать интенсификации процесса окисления и отклонению от общего закона окисления.

Обобщая результаты исследований, можно заключить, что при температурах 500° С и ниже на поверхности металла первоначально образуется неупорядоченная по структуре окисная пленка, при более высоких температурах она перестраивается в кристаллическую модификацию Al2O3; при температуре 1000° С и выше происходит перестройка решетки 1203 в А1203. Переход одной модификации окисла в другую происходит в интервале температур, поэтому полный переход 1203 в Oc-Al2O3 происходит при температуре 1200° С. Модификация Oc-Al2O3 отличается большей плотностью и меньшей адсорбционной способностью по отношению к парам воды, чем у-Al2O3.

Кинетика окисления алюминия при повышенных температурах в твердом и жидком состояниях. Для характеристики кинетики процесса окисления металлов служат следующие параметры: w — количество кислорода, присоединенного к металлу и отнесенное к единице площади поверхности образца, подвергающегося окислению, в окисления металла в момент времени t от начала окисления. На основании исследований кинетики окисления, главным образом твердых металлов, установлены следующие закономерности процессов окисления в зависимости от температуры.

Давление кислорода в окружающей атмосфере не оказывает существенного влияния на кинетику окисления, по-видимому, потому, что ведущим процессом при высокотемпературном окислении является диффузия катионов, а не адсорбция кислорода. Состояние поверхности образцов оказывает определенное влияние на скорость окисления соответственно с истинной величиной поверхности. При переходе алюминия из твердого состояния в жидкое закон окисления алюминия сохраняется и увеличение скорости окисления алюминия в жидком состоянии может быть объяснено более высокой температурой его нагрева и большими скоростями диффузии катионов металла через пленку. При температурах 680, 700, 750 и 800° С, начиная со времени 2 ч, окисление жидкого алюминия следует параболическому закону.

Нарушение сплошности окисной пленки на жидком алюминии может интенсифицировать процесс окисления и приводить к кажущемуся отклонению закона окисления от параболического. Образующиеся на поверхности жидкого алюминия окисные пленки особенно Oi-Al2O3, отличаются высокими защитными свойствами. Решетка Oc-Al2O3 даже при высоких температурах и малых давлениях кислорода обнаруживает малое количество дефектных мест, поэтому скорость диффузии катионов через нее мала. В связи с этим даже жидкий алюминий окисляется значительно медленней, чем многие другие металлы.
Яндекс.Метрика