ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Новейшие исследования процесса. окисления металлов из "Коррозия металлов" При ознакомлении с литературой, посвященной проблеме окисления металлов и сплавов, удивляет огромное количество материала, написанного по этому вопросу, и чрезвычайная сложность выводов, сделанных даже в наиболее простых случаях. [c.7] Первая попытка внести некоторую ясность в данный вопрос была сделана Пиллингом и Бедвортсом. Эти авторы пытались связать кинетику реакций поверхностного окисления металлов с отношением удельных объемов окисла и металла. [c.7] — говорили они,— объем образовавшегося окисла больше объема исходного металла, то слой окисла должен быть сплошным, и дальнейшая реакция может продолжаться. за счет диффузии металла и кислорода через решетку окисла. Кинетика реакции в этих условиях подчиняется закону диффузии, и в соответствии с законами Фика скорость реакции меняется обратно пропорционально толщине слоя окислов. Такова суть закона параболического роста окислов. Если, наоборот, объем образовавшегося окисла меньше объема исходного металла, то слой окисла, по Пиллингу и Бедвортсу, не может быть сплошным, а должен иметь трещины, через которые молекулярный кислород может легко проникнуть к чистому металлу, какова бы ни была толщина слоя окисла. В соответствии с этой гипотезой скорость такой реакции не должна зависеть от скорости окисления. В этом случае она подчиняется линейному закону. [c.7] В течение длительного периода этой теории и придерживались многие исследователи. В настоящее время она интересна как определенный этап в развитии данного вопроса. Отмечается, что удельные объемы, полученные при изучении фаз, взятых отдельно от основного металла, не совпадают со значениями удельных объемов тех же самых фаз, образующихся в виде пленок на поверхности металлов. [c.7] Общая теория Пиллинга и Бедвортса развивалась в двух различных направлениях. Эти направления относятся к случаям со сплошными пленками окислов, которые можно подвергнуть количественной обработке. [c.8] По одной из этих теорий, которую предложил Вагнер, кинетика реакций поверхностного окисления металлов зависит от процесса диффузии ионов в решетку окисла. Применение этой теории возможно для таких температур, при которых ионные коэффициенты самодиффузии имеют экстремальные значения. [c.8] Другая теория, связанная с именами Карбрера и Мотта, дает объяснение образованию тонких пленок окислов при температурах, когда ионная диффузия еще незначительна, но создание электрического поля делает возможным движение ионов. [c.8] Многие исследователи старались проверить основные положения этой теории на различных примерах. Результаты этих работ часто казались обманчивыми, так как добраться до основного процесса было очень трудно ввиду того, что он сопровождается побочными явлениями, значение которых иногда бывает решающим в ходе реакции. [c.8] Учитывая это, многие исследователи делали попытки рассмотреть некоторые побочные процессы при условиях, в которых они значительно усиливались. В данной статье предлагается рассмотреть некоторые из результатов этих работ, полученных автором за последние годы, в основу которых положен именно этот метод. [c.8] Основной идеей исследований, проводимых в течение более 10 лет, было замедление скорости реакции настолько, чтобы ярче выявить побочные процессы. Прежде пытались замедлять реакцию путем понижения температуры. Попытки достигнуть того же эффекта путем понижения парциального давления окислителя в атмосфере были довольно редкими и производились в основном при очень низких давлениях. В своих лабораторных исследованиях авторы статьи использовали либо низкие давления молекулярного кислорода, либо смеси водорода и водяного пара в таких соотношениях, которые позволяли получать низкие парциальные давления кислорода. [c.8] Последние исследования показали, что температура и давление оказывают влияние на образование числа зерен на единицу площади не большее, чем на рост зерен. Это число увеличивается с повышением давления и уменьшается с понижением температуры аналогично тому, как происходит окисление при низкой температуре и при довольно высоком давлении. Число зерен становится таким большим, что их невозможно различить. В этих условиях поверхность окиси становится зернистой. [c.11] Число зерен в огромной мере зависит от текстуры основного металла. Эта сторона явления пленкообразования была тщательно изучена Бардоллом на железе. [c.11] По многим признакам можно предположить, что реакции гидрирования и хлорирования тоже сопровождаются подобными явлениями. Это открывает огромное поле деятельности для исследователей. [c.12] Все описанные эксперименты проводились в условиях, при которых скорость реакции была замедлена в результате понижения парциального давления окислителя. [c.12] На основании различных наблюдений в процессе исследо ваний был сделан вывод, что парциальное давление следует уменьшать до момента достижения или даже превышения критического значения, соответствующего величине обратной диссоциации окисла. [c.12] Вопрос. (Эпельбауен). В связи с интересными работами Бенара и его учеников о сернистой обработке металлов мне хотелось бы задать два вопроса. [c.16] До сих пор мы исследовали медь и никель, но в настоящее время проводятся исследования железа и серебра. [c.17] Действительно, необходимо рассматривать окисления в более широком смысле, чем это принято в химии. Например, необходимо исследовать отдачу электронов металлическим атомом или, по крайней мере, подвижность некоторых электронов в связи с приобретением элементов или группой элементов отрицательного заряда. Очевидно, что каждый анион может выполнять эту роль. [c.17] В отсутствие поверхностных пленок на металле, т. е. всякой хемосорбции, свободные поверхностные энергии различных кристаллических поверхностей очень близки между собой. Грани, соответствующие теоретически наиболее стабиль- ной опиентации, не могут образоваться вследствие того, что ожидаемое уменьшение поверхностной энергии будет скомпен-сировано в широких пределах ростом реальной поверхности, которая при этом должна образоваться. [c.17] Если металл освобождается от поверхностных пленок при обработке водородом, то его поверхность обязательно снова становится гладкой. [c.17] Вернуться к основной статье