2 .4 Оксидные пленки и их свойства

П родукты:1) Летучие : Zn + Cl₂  ZnCl₂ Zn Cl₂

ZnCl₂

2) Нелетучие : Fe + O₂  FeO, Fe₂O₃, V_кор

Fe₃O₄ –происходит само-

торможение. 1

2

время

1-летучие продукты коррозии

2-нелетучие продукты коррозии

Свойства плёнок:

1.Толщина – h - тонкие

- средние

- толстые

Способы определения толщины:

• весовые или гравиметрические (для толстых плёнок),

- оптические (тонкие и средние плёнки );

• электрохимические

2. Сплошность.

Условие сплошности Пиллинга - Бедворста:

V_ок  1 (Ca, K, Na, Rb, Cs, Mg ) О₂ О₂

V_ме

V_ок 1 ( V, W = 3.35 )

V_ме плёнка

растрескивается

V_ок 1 (Al )

V_ме плёнка

прочная

- пленка сплошная

3.Электроповодность (чем выше электропроводность пленки, тем ниже коррозионная стойкость)

4.Температурный коэффициент линейного расширения.

Чем больше разница между коэффициентами расширения плёнки и металла, тем больше вероятность растрескивания.

Чтобы быть защитной плёнка должна быть:

• достаточно толстой, чтобы затормозить агрессора, но сравнительно тонкой, чтобы в плёнке не возникали механические напряжения;

- сплошной

• неэлектропроводной;

• с минимальной разницей между температурными коэффициентами расширения плёнки и металла;

• хорошо сцеплена с поверхностью;

• по возможности эластична.

2.5 Теория жаростойкого легирования

Во многих химических процессах металлические конструкции и изделия эксплуатируются в жёстких условиях, при повышенных температурах, больших давлениях, высокой агрессивности среды. Применительно к условиям газовой коррозии одним из наиболее часто используемых способов является жаростойкое легирование с целью получения сплавов, обладающих повышенной коррозионной устойчивостью.

В зависимости от предполагаемого механизма действия легирующей добавки можно выдвинуть две наиболее обоснованные теории жаростойкого легирования.

Согласно первой теории предполагается, что на поверхности металла образуется защитный оксид легирующего элемента, который препятствует окислению основного металла.

По второй теории образуются смешанные оксиды легирующего компонента и основного металла, которые обладают повышенными защитными свойствами по сравнению с оксидами чистых компонентов сплава.

Существует и третья теория, разработанная Вагнером и Хауффе, основанная на представлениях об изменении величины и характера электропроводности окислов, и, в частности, об изменении скорости диффузии в окислах в результате введения в их решетку примесей другого металла. Данная теория имеет довольно ограниченную область применения.

Теории жаростойкого легирования позволяют качественно указать рациональные пути к подбору и оценке влияния наиболее подходящих компонентов для жаростойкого легирования на основе физико-химических констант.

Согласно указанным теориям к легирующим элементам можно предъявить следующие обобщенные требования:

1. ионы легирующего компонента входят в решётку оксида основного металла, уменьшая его дефектность. Это можно достичь путем применения металлов, радиус ионов которых меньше радиуса иона железа

r*_и < r_и

2. легирующий компонент образует на поверхности свой защитный оксид, препятствующий окислению основного металла. Это достигается путем введения металлов, сродство к кислороду у которых выше, чем у железа.

(G_т) _{Ме*m Оmn/2} < (G_т) _{Ме m Оmn/2} , где

(G_т) _{Ме*m Оmn/2} - сродство к кислороду легирующего элемента;

(G_т) _{Ме m Оmn/2} – сродство к кислороду у основного элемента, т.е. железа.

При этом оксид легирующего металла образуется быстрее.

3) Оксид легирующего элемента должен обладать защитными свойствами, т.е. удовлетворять условию сплошности:

4. легирующий компонент с основным металлом образует двойные оксиды типа шпинели, обладающие повышенными защитными свойствами.

5. оксид легирующего компонента должен растворяться в основном;

6. легирующий элемент должен образовывать оксид с высоким электрическим сопротивлением;

7. легирующий элемент должен образовывать оксид с высокой температурой плавления и возгонки.

Данные три теории дополняют друг друга и дают возможность теоретически обосновать существующие жаростойкие сплавы.