Механизм высокотемпературного окисления

Образование оксида может происходить на поверхности металла, на поверхности или внутри оксидной пленки. Первый случай имеет место, если превалирует скорость диффузии кислорода (ионов или атомов), второй – если превалирует скорость диффузии ионов или атомов металла. Если скорости диффузии соизмеримы, то зона роста оксидной пленки находятся внутри, несколько ближе к ее внешней поверхности.

Рис. 2.1 – С

Схема ионно-электронного

химического окисления.

В соответствии с ионно-электронной теорией окисления (Вагнер) в оксидной пленке протекает встречная диффузия ионов металла и кислорода. При этом поверхность металла является анодной и на ней происходит реакция ионизации атомов металла. Образовавшиеся положительные ионы и освободившиеся электроны перемещаются в пленке раздельно (в соответствии со схемой). Электроны перемещаются с большой скоростью; диффузия ионов металла протекает в результате перемещения либо по дефектным местам кристаллической решетки оксида, либо по ее междоузлиям.

Адсорбировавшиеся из газовой фазы молекулы кислорода диссоциируют на внешней поверхности оксида. Атомы кислорода, принимая электроны, превращаются в ионы О^2–, которые начинают диффундировать навстречу ионам металла. Таким образом, внешняя поверхность пленки на котором кислород принимает электроны является катодной поверхностью. Следовательно, встречная диффузия ионов металла и кислорода протекает в электрическом поле.

Так как радиусы ионов металла значительно меньше радиуса иона кислорода, то их скорость диффузии выше. Поэтому рост пленки происходит в зоне близкой к внешней поверхности пленки.

Дата добавления: 2015-07-08