filebar
Методические пособия по сварочным работам

Окисная пленка, образующаяся на поверхности

Окисная пленка, образующаяся на поверхности двойных сплавов алюминия при окислении на воздухе твердых и жидких образцов, аналогична по структуре пленке на чистом алюминии, если в сплаве присутствуют более благородные элементы (медь, марганец, кремний, железо, цинк). При содержании в сплаве 0,03% Mg окисная пленка представляет собой ?-?1203, а при 0,05%—1,5% Mg состоит из магнезиальной шпинели Al2O3-MgO и окиси магния. При содержании свыше 1,5% Mg окисная пленка практически состоит из чистого магнезита.

Исключительно эффективное действие на снижение окисляемости алюминиево-магниевых сплавов оказывают добавки бериллия. Так, например, введение 0,07% Be в сплав алюминия с 10% Mg снижает окисляемость сплава в 160 раз при выдержке 0,5 ч и в 225 раз при выдержке 6 ч при температуре 750° С. Исключительно благоприятное действие бериллия на сокращение окисляемости сплава Al—Mg объясняется его высокой активностью, а также малым ионным радиусом и, как следствие, высокой его диффузионной способностью.

Повышение защитных свойств пленки в связи с появлением в ее составе BeO объясняется высоким значением 1,68. Приведенные термодинамические расчеты следует рассматривать как весьма приближенные, позволяющие в большинстве случаев получить лишь качественную оценку вероятности окисления отдельных легирующих элементов сплава. При оценке вероятности окисления элемента существенное значение имеет не средняя концентрация его в сплаве, а действительная концентрация в поверхностном слое. Последняя может зависеть от ряда факторов и в том числе от поверхностной активности и скорости диффузии элемента в сплаве.

В жидком алюминии поверхностно-активными элементами являются натрий, калий, магний, кальций, бериллий, кремний. Концентрация этих элементов в поверхностном слое выше средней концентрации в сплаве. Поэтому, несмотря на то что натрий является более благородным металлом в сплавах алюминия, он окисляется при концентрации в сотых долях процента, способствуя образованию на поверхности металла более рыхлой пленки ??3 = = 0,55. Натрий увеличивает окисляемость сплавов алюминия и увеличивает адсорбционную способность пленки к парам воды. Возможно, что именно в связи с этим же обстоятельством в составе окисных пленок на сплавах алюминия, содержащих кремний, обнаруживается присутствие силлиманита (Al2O3-SiO2).

При анализе взаимодействия сталей с кислородом в процессе сварки обычно возникает вопрос о потерях входящих в их состав легирующих элементов. Для алюминиевых сплавов этот вопрос не имеет такого значения, так как концентрация легирующих элементов в них, как правило, редко превышает 5—10%. Если учесть исключительно высокую активность алюминия по отношению к кислороду и его способность восстанавливать многие металлы из их окислов, то ожидать ощутимых потерь в результате окисления таких элементов, как медь, марганец, железо, кремний, цинк, имеющихся в сплавах в сравнительно невысоких концентрациях, нет оснований.

Яндекс.Метрика