Взаимодействие расплава с кислородом

августа 17, 2010

Согласно электронной теории взаимодействия газов с металлами окисление следует рассматривать как переход электронов от окисляющихся расплавов к атомам кислорода. При взаимодействии кислорода или воздуха с расплавленным металлом образование первичных окисных пленок происходит практически мгновенно. Структура такой окисной пленки может быть как аморфной, так и кристаллической. Так, при окислении алюминия при 700° С на воздухе образуется аморфная окисная пленка; при более высоких температурах окисная пленка становится кристаллической, отвечающей химическому соединению А12О3. Исследования процесса окисления алюминия также показали, что модификация его окисла определяется соотношением скоростей окисления и скорости кристаллизации окисла.

В применении к процессам диспергирования это означает, что высокие скорости охлаждения капель расплава, достигающие 104 град/с, создают условия для формирования тонкой аморфной окисной пленки, не препятствующей развитию диффузионных процессов и проникновению окислов в глубь капель расплава.

Для железа, меди, цинка характерно кристаллическое строение окисла, однако двусторонний характер диффузии при образовании окисной пленки обеспечивает дальнейшее окисление металла. Так, экспериментально установлено, что при температуре свыше 900° С кислород активно диффундирует через окисную пленку к металлу, образуя на границе с ним низшие окислы. Одновременно металл диффундирует через пленку окисла на поверхность, образуя там высший окисел.

В целом модификация окисной пленки может достаточно точно определяться соотношением объемов окисла и металла, из которого он образован. Для некоторых металлов и химических соединений.

Описанная закономерность характерна для щелочных и щелочноземельных металлов, а также для металлов с легко испаряющимися при нагреве окислами (ванадия, молибдена, вольфрама). Металлы, для которых, при окислении образуют плотные окислы; для таких металлов рост окисной пленки происходит по параболическому закону.

По толщине окисные пленки можно подразделить на тонкие — менее 400 А, средние — 400—5000 А и толстые — более 5000 А (0,5 мкм).

Состояние и структура окисной пленки играют большую роль при формообразовании частиц порошка. Так, плотные тугоплавкие окисные пленки способствуют формированию частиц неправильной формы, такие порошки хорошо формуются, но имеют часто низкую уплотняемость и плохо спекаются. Порошки с легкоплавкой окисной пленкой обычно обладают округлой формой частиц и более высокой насыпной плотностью.

Опубликовано в Распыленные металлические порошки