Теоретическое введение. В большинстве случаев продукты газовой коррозии остаются на металле в виде пленки

В большинстве случаев продукты газовой коррозии остаются на металле в виде пленки. Одним из необходимых условий, которым должны обладать оксидные пленки, способные защищать металл от дальнейшего окисления, является так называемое условие сплошнос­ти Пиллинга и Бедворса. Условие сплошности состоит в том, что объем окисла возникающего из металла и кислорода, должен быть больше объема израсходованного металла, т.к. в противном случае пленки окисла не хватит, чтобы покрыть весь металл, в результате чего она получается рыхлой. Согласно этому правилу оксидные пленки можно подразделить на два основных класса: 1) если отношение мольного объема образовавшегося оксида к мо­льному объему металла меньше единицы, то оксид не сможет полностью покрыть поверхность металла и не будет обладать защитны­ми свойствами; 2) если объемное отношение больше единицы, то оксид обладает защитной способностью. Это может быть выражено следующими отношениями:

1) < 1 – пленка не может быть сплошной;

2) > 1 – пленка сплошная,

здесь V_Me, V_ок - мольный объем металла и оксида соответст­венно; М, А - молекулярная масса оксида и атомная масса металла соответственно; ρ_ok и ρ_Me - плотность оксида и металла; m - число атомов металла в молекуле оксида.

Сплошность является необходимым, но недостаточным условием проявления защитных свойств пленки. В процессе окисления могут действовать различные источники напряжений, приводящие к разруше­нию пленки и уменьшающие ее защитные свойства. В ряде случаев на начальных стадиях реакции оксид обладает защитной способностью, которую позднее утрачивает из-за растрескивания и разрушения окалины, при достижении ее критической толщины. Напряжения в системе металл-оксид, как правило, трудно проанализировать и точно описать. Считается, что если V_ок/V_Me >>1, ожидать высоких защит­ных свойств не следует. В качестве верхней границы объемного от­ношения, при котором пленка еще сохраняет защитные свойства, при­нято считать 2,5–3,0.

2.5 Примеры решения задач (по теме «Условие сплошности оксидных пленок»)

Пример 1. Определить, может ли магний давать сплошную окисную пленку, если плотность магния равна 1,74 г/м³, а плотность окисла магния MgO – 3,65 г/см³.

Решение.

Найдем соотношение объемов окисла и металла. Молярная масса оксида MgO M_MgO = 24,32+16 = 40,32 г/моль.

, т.е. < 1,

следовательно, окисная пленка на магнии не может быть сплошной.

Дата добавления: 2015-07-11