3. Кинетика образования и роста толстых и тонких пленок.

У большинства металлов при взаимодействии с окислителями поверхность покрывается пленкой окислов.

Адсорбция окислителя на металле

Когда металл попадает в коррозионную среду, начальной стадией их взаимодействия является адсорбция окислителей (CO2, H2O, O2, Cl2, SO2) на поверхности металла. Между атомами металла и окислителем сразу возникает сильная ионная связь – атом металла передает атому кислорода два электрона. Атом кислорода находится под воздействием поля, которое создают атомы металла. На поверхности металла адсорбируется окислитель, при этом внутренняя поверхность образовавшейся адсорбционной пленки заряжена положительно, а внешняя – отрицательно.

Распределение атомов окислителя на поверхности металла очень сильно зависит от расположения на поверхности атомов металла.

Поверхность металла заполняется хемосорбированным окислителем почти мгновенно и образуется тонкий слой окисляющего вещества. При пониженных температурах после хемосорбированного окислителя за счет ванн-дер-ваальсовых сил может возникнуть и физическая адсорбция молекул окислителя.

Образование продуктов коррозии

Если между металлом и окислителем есть химическое сродство (окисел термодинамически стабильный), то пленка, состоящая с хемосорбированного окислителя, превращается в окисную пленку. Металл и окислитель в окисной пленке поддерживают ионную связь.

Продукты коррозии – химические соединения, которые образовались в результате химического взаимодействия металла и некоторых компонентов окружающей среды. Продукты коррозии формируют на поверхности металла пленку, которая может обладать защитными свойствами, затрудняя подход окислителей. Данный процесс протекает с самоторможением во времени.

Пленки продуктов коррозии очень сильно влияют на жаростойкость металлов, поэтому необходимо изучить их свойства, закономерности роста и влияние на них различных внешних и внутренних факторов.

Классификация по толщине пленок на металлах

По толщине оксидной пленки на металлах их принято разделять на три группы: толстые, тонкие, средние.

Тонкие оксидные пленки невидимы для человека невооруженным глазом. Их толщина составляет до 400 Å.

Средние оксидные пленки в толщину достигают от 400 до 5000 Å и дают цвета побежалости.

Толстые оксидные пленки хорошо видны на поверхности металла. Их толщина составляет свыше 5000 Å. Иногда они могут быть достаточно толстыми, как, например, окалина на поверхности стали.

От защитных свойств оксидных пленок зависит жаростойкость металла, законы роста толщины пленки во времени и многое другое.

При образовании окисной пленки устанавливается скорость окисления металла, которая может изменяться во времени. По этому судят о защитных свойствах окисных слоев. Также защитные свойства оксидной пленки определяют в лабораторных условиях капельным методом. На ее поверхность наносят подходящий для данного случая реагент и определяют время его проникновения к основному металлу.

Для защиты алюминия от коррозии и декоративной отделки его поверхности применяется химическое и электрохимическое оксидирование - процесс искусственного образования толстых оксидных пленок.

Износостойкие и твердые хромовые покрытия можно непосредственно осаждать на углеродистые стали ( как закаленные, так н незакаленные); малоуглеродистые стали с малым содержанием хрома и никеля, большинство цветных металлов и их сплавов, за исключением ачюминня, цинка, магния, титана н его сплавов, на поверхности которых имеются толстые оксидные пленки.

Успех электролитического осаждения металлов на титан и его сплавы зависит от предварительной подготовки поверхности титана и прежде всего от удаления с нее оксидной пленки и альфированного слоя, а также от природы электролита и режима электролиза. Толстые оксидные пленки и альфированный слой удаляют с поверхности титана преимущественно механически; тонкие - химическим или электрохимическим способом.

Действием сварочного тока может быть разрушена тонкая пленка оксида. Толстые оксидные пленки следует удалять перед сваркой.

Поэтому радйолизный эффект ускоряет катодный процесс. Это в основном наблюдается для металлов, на поверхности которых нет толстых оксидных пленок.

На заводах синтетических волокон (капронового, лавсанового производств) в целях восстановления износостойкого слоя на

поверхности дюралюминиевых бобин, копсов, патронов и других деталей з гальванических цехах применяют анодное оксидирование. Основным назначением анодного оксидирования алюминия и его сплавов является создание на поверхности деталей более толстых оксидных пленок с целью эффективной защиты от коррозии.

На металлах адсорбционные пленки удерживаются весьма прочно, так как первый слой атомов кислорода связан с металлом ковалентными силами. При длительном соприкосновении с воздухом, в особенности при высоких температурах, на некоторых металлах образуются толстые оксидные пленки, удаление которых требует специальных методов их обработки.

Было также обнаружено, что на поверхности трещин в литой стали возникает равновесная сегрегация серы [ до 40 % ( ат. Сегрегация серы не связана с наличием по границам дендритов ( а именно там возникают трещины) и толстой оксидной пленки ( до 300 нм), которая, по-видимому, возникает при охлаждении.

Кроме биполярных ППЗУ имеется класс электрически перепрограммируемых ППЗУ, в которых в качестве запоминающего элемента используется канальный лавинный МОП-транзистор. В основе структуры таких транзисторов лежит способ лавинной инжек-ции, при котором идет накопление электрического заряда на изолированном затворе из поликристаллического кремния в толстой оксидной пленке. Стирание информации осуществляется ультрафиолетовым облучением с энергией, достаточной для выбивания электронов из поликристаллического кремния