Физическая адсорбция газа на поверхности расплава

августа 17, 2010

Начальной стадией взаимодействия является физическая адсорбция газа на поверхности расплава. При диспергировании расплава до мельчайших капель суммарная поверхность их на много порядков превышает исходную поверхность струи расплава, поэтому процесс физической адсорбции происходит весьма интенсивно. Из внешнего слоя адсорбции атомы газа диффундируют в глубь расплава и вступают в химическое взаимодействие с металлом, образуя окислы, гидриды или нитриды. Продолжительность первой стадии взаимодействия — физической адсорбции — определяется периодом пребывания капель расплава в зоне распыления. Последующие стадии зависят от количества адсорбированного газа и температуры капли. Выражение скорости диффузии кислорода, азота и водорода в металл.

Некоторые инертные газы, например аргон, гелий, в твердые металлы и расплавы не диффундируют. Наличие на поверхности капель окисных или других пленок, возникших в результате хемосорбции, препятствует диффузии газов внутрь расплава. Хемосорбция и растворение газов в расплаве, как эндотермичные процессы, с повышением температуры, интенсифицируются. Процесс растворения газов в расплаве является обратимым. Однако если содержание растворенного в расплаве газа превышает предел его растворимости, а выделение излишка газа не происходит, то метастабильное высшее химическое соединение преобразуется в стабильное низшее химическое соединение при данных условиях.

Газы, растворенные в металле, значительно влияют на свойства распыленного порошка, изменяя его форму, состояние поверхности и насыпную массу. Особый интерес представляют углеродсодержащие расплавы. Кислород, растворившийся в расплаве во время плавки и распыления, взаимодействует с углеродом, образуя окись углерода и углекислый газ, выделяющийся затем из расплава при понижении температуры. При этом в частицах порошка возникают внутренние поры, а поверхность частиц становится рельефной.

Из числа интересующих нас процессов взаимодействия газов с расплавами при распылении следует отметить окисление, наводораживание и азотирование, которые в наибольшей степени определяют свойства порошка после распыления.

Опубликовано в Распыленные металлические порошки