У каких металлов есть оксидная пленка

Обновлено: 17.05.2024

Свойства анодных оксидных пленок в основном определяются их строением и фазовым составом, т.е. структурой. Наблюдениями с помощью обычного оптического микроскопа было установлено, что утолщенные пленки являются пористыми и имеют волокнистую структуру. В зависимости от состава используемого электролита диаметр пор может колебаться в пределах нескольких сотен ангстрем, а их количество может доходить до 10 8 на квадратный сантиметр поверхности пленки.

Применение электронного микроскопа позволило построить идеализированную модель структуры оксидной пленки пористого типа. Келлер и ряд последователей по рельефу поверхности металла, с которого удалена пленка, установили, что оксид состоит из гексагональных ячеек, имеющих форму граненых карандашей, плотно прижатых друг к другу. Если у этих “карандашей” удалить грифели, то образуются поры, которые заполняются электролитом во время формовки оксида. Идеализированная структура по Келлеру в настоящее время принимается за основу и приводится во всех монографиях.

Установление фазового состава стало возможным благодаря применению методов электроно- и рентгенографии, а также инфракрасной спектроскопии. Было установлено, что анодная оксидная пленка может быть аморфной или кристаллической, а иногда содержания и ту и другую фазы. Обнаружено также, что пористость кристаллического анодного оксида может на два порядка превышать пористость пленки.

Способность оксидных пленок предохранять металл от воздействия окружающей среды была обнаружена сразу после открытия процесса анодирования. Анодное окисление металлов стало одним из методов защиты от коррозии в машиностроении и электронной промышленности. Первоначально от защиты от коррозии применялись только тонкие плотные пленки. В настоящее время стали применятся и пористые покрытия, так как они после уплотнения и наполнения не только повышают свои коррозионно-защитные свойства, но и приобретают декоративный вид.

Для оценки коррозионной стойкости часто применяются ускоренные испытания пробой ВИАМ, разработанной во Всесоюзном институте авиационного машиностроения (отсюда ее название). При этом капля пробы наносится на испытываемую анодированную поверхность и измеряется время, в течение которого она разъедает пленку до металла. Результат обнаруживается по изменению цвета капли, когда начинается реакция пробы с металлом.

К электрофизическим свойствам относятся сопротивление электрическому току, диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и электрическая прочность. Они достаточно хорошо изучены и отражены практически во всех монографиях, посвященных анодным покрытиям.

Применение оксидных пленок в качестве изоляции обусловлено их высоким сопротивлением электрическому току и большой механической прочностью. Основным преимуществом оксидной изоляции является то, что она сохраняет свои свойства при повышенных температурах. Электрическая прочность, т.е. пробивное напряжение при данной толщине, у разных пленок зависит от многих факторов. Чем плотнее пленка, тем выше ее электрическая прочность. Даже пористые пленки имеют электрическую прочность на порядок выше, чем у воздуха.

Наличие в оксидной пленке пор приводит к тому, что ее эффективная диэлектрическая проницаемость может изменяться в широких пределах при изменении свойств окружающей среды. Это влияние, связанное с конденсацией паров воды в порах пленки, используется при создании датчиков влажности.

Анодные оксидные пленки по своим механическим свойствам относятся к разряду веществ высокой твердости. Особенно большой твердостью обладают пленки оксида алюминия. Обычно для оценки механической прочности оксидной пленки измеряют ее микротвердость на поперечных шлифах. С помощью прибора ПМТ – 3 при небольших нагрузках (обычно 50 гс) установлено, что твердость пористой пленки постепенно убывает при удалении от металла к поверхности оксида. Кроме микротвердости механическую прочность оценивают по сопротивлению истирания к информационным нагрузкам. Исследование износостойкости производится на рабочих поверхностях деталей, используемых в парах трения. Хорошие результаты были получены при анодировании зубчатых колес из алюминиевых сплавов. При анодировании наблюдается не только повышение прочности, но и улучшение антифрикционных свойств, так как оксидный слой легко полируется и становится гладким и твердым.

Оксидная плёнка

Оксидная плёнка — плёнка на поверхности металла или полупроводника, образующаяся при определенных условиях в воздухе или слегка окислительной среде и состоящая из окислов (оксидов) этого материала. Толщина оксидных плёнок может варьироваться от нескольких диаметров молекул до нескольких десятков миллиметров.

Типы оксидных пленок



    — поверхностная оксидная плёнка, состоящая из частично сцепленных слоев продуктов коррозии, возникающая при нагреве материала. — поверхностная оксидная плёнка, состоящая из частично сцепленных слоев продуктов коррозии, возникающая в окислительной среде. — пёстрая, часто радужная окраска тонкого поверхностного слоя минерала или сталей, резко отличающаяся от окраски основного объёма материала.
  • Синяя плёнка — возникает на поверхности сталей в результате отжига при определенных условиях (синий отжиг).

Способы получения

    — процесс окисления поверхности твердых металлов и полупроводниковых материалов химическим, электрохимическим (анодирование) или иным способом.
  • Синий отжиг — нагревание стального листа в открытой печи до определённой температуры превращения, после чего проводится охлаждение листа на воздухе. После синего отжига наблюдается снижение твёрдостисталей, а на их поверхности появляется голубоватая оксидная пленка.
  • другие способы (дополнить).

Образующиеся оксидные плёнки часто играют защитную роль (пассивирование) для основного объёма металла или полупроводника, на котором они образовались.

Литература

  • Металлы и сплавы. Справочник / под ред. Ю. П. Солнцева. — СПб. : НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья», 2003.
  • Большая советская энциклопедия. — М .: Советская энциклопедия, 1969—1978.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Оксидная плёнка" в других словарях:

оксидная плёнка — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN oxide film … Справочник технического переводчика

оксидная плёнка — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas

защитная оксидная плёнка — apsauginis oksido sluoksnis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. field oxide film; protective oxide layer vok. Feldoxidschicht, f; Oxidschutzschicht, f rus. защитная оксидная плёнка, f; защитный слой оксида, m pranc. couche d… … Radioelektronikos terminų žodynas

защитная оксидная плёнка — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN protective oxide film … Справочник технического переводчика

Плёнка — В Викисловаре есть статья «плёнка» Плёнка Фотоплёнка Киноплёнка Пленка полиэтиленовая … Википедия

окисная плёнка — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas

плёнка окиси — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas

Oxide film — Оксидная плёнка … Краткий толковый словарь по полиграфии

Пароводокислородная очистка и пассивация — (ПВКО и П) технология очистки металла внутренних поверхностей пароводяного тракта котла с улучшением ее качества и широким применением ее для другого теплосилового оборудования электростанций, в том числе деаэратора и трубопроводов… … Википедия

Конденсатор электрический — система из двух или более электродов (обкладок), разделённых диэлектриком (См. Диэлектрики), толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок; такая система электродов обладает взаимной электрической ёмкостью (См. Электрическая… … Большая советская энциклопедия

Пленки на металлах

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.

оксидная пленка

оксидная пленка [oxide film] — пленка, образующаяся на поверхности металлов или сплавов, состоящая преимущественно из оксидов металла. Наличие плотной оксидной пленки на многих металлах (например, Al, Ti и др.) предохраняет их от коррозии.
Смотри также:
— Пленка
— эпитаксиальная тонкая пленка
— аморфная тонкая пленка
— полимерная пленка
— магнитная тонкая пленка

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг . Главный редактор Н.П. Лякишев . 2000 .

Смотреть что такое "оксидная пленка" в других словарях:

Оксидная пленка — 6. Оксидная пленка Дефект в виде металлического оксидного слоя на поверхности металла Источник: ГОСТ 1583 93: Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Оксидная плёнка — Оксидная плёнка плёнка на поверхности металла или полупроводника, образующаяся при определенных условиях в воздухе или слегка окислительной среде и состоящая из окислов (оксидов) этого материала. Толщина оксидных плёнок может варьироваться… … Википедия

Пленка — [film]: Смотри также: эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка полимерная пленка … Энциклопедический словарь по металлургии

эпитаксиальная тонкая пленка — [thin epitaxial film] пленка, когерентно или частично когерентная граничащим кристаллическим материалом, на котором она формируется. Эпитаксиальная тонкая пленка широко используется в микроэлектронике, в устройствах вычислительной техники и т. п … Энциклопедический словарь по металлургии

аморфная тонкая пленка — [thin amorphous film] пленка толщиной от 10 3 до нескольких микрометров в аморфном состоянии при комнатной температуре, характеризующимся отсутствием дальнего порядка в расположением атомов. Аморфную тонкую пленку обычно получают из аморфных… … Энциклопедический словарь по металлургии

полимерная пленка — [polymer film] сплошной ≤ 0,3 мм слой полимерZов. Более толстые слои полимеров называют листами или пластинами. Полимерную пленку производят из природных, искусственных и синтетических полимеров. Наиболее распространены полимерные пленки из… … Энциклопедический словарь по металлургии

магнитная тонкая пленка — [thin magnetic film] пленка из ферромагнитного металла или сплава; используется для логических элементов и ячеек памяти в ЭВМ. Смотри также: Пленка эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка … Энциклопедический словарь по металлургии

Амальгама — (Amalgams) Определение амальгамы, получение и применение, функции амальгамы Информация об амальгаме, получение и применение амальгамы, состав и функции сплава Содержание Содержание Определение Свойства Получение Применение в стоматологии функции… … Энциклопедия инвестора

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… … Энциклопедия Кольера

Пароводокислородная очистка и пассивация — (ПВКО и П) технология очистки металла внутренних поверхностей пароводяного тракта котла с улучшением ее качества и широким применением ее для другого теплосилового оборудования электростанций, в том числе деаэратора и трубопроводов… … Википедия

Оксидные пленки металлов. Устойчивость оксидных - коррозионных пленок (ржавчин) на поверхностях металлов. Отношение объемов оксида и металла для металлов. Линейные коэффициенты теплового расширения металлов и их оксидов.

Оксидные пленки металлов. Устойчивость оксидных - коррозионных пленок (ржавчин) на поверхностях металлов. Отношение объемов оксида и металла для металлов. Линейные коэффициенты теплового расширения металлов и их оксидов.

Таблица. Отношение объемов оксида и металла для некоторых металлов. Что происходит с объемом металла при окислении (коррозии). Меняет ли (увеличивает или уменьшает) ржавчина (оксидная пленка) объем металла, металлической детали. Защитные свойства оксидных пленок.

Очевидно, что при Vоксида/Vметалла >1 пленка оксида получается сплошной а при Vоксида/Vметалла < 1 - нет.

Металл Оксид Vоксида/Vметалла Металл Оксид Vоксида/Vметалла Металл Оксид Vоксида/Vметалла
Li - Литий Li2O 0,57 Cd - Кадмий CdO 1,27 Mo - Молибден MoO2 2,18
Na - Натрий Na2O 0,59 U - Уран UO2 1,96 Mo MoO3 3,45
K - Калий K2O 0,48 U U2O3 3,12 W - Вольфрам WO2 1,86
Mg - Магний MgO 0,79 Al - Алюминий Al2O3 1,31 W WO3 3,36
Ca - Кальций CaO 0,63 Ti - Титан TiO2 1,76 Fe - Железо FeO 1,77
Sr - Сурьма SrO 0,66 Zr - Цирконий ZrO2 1,60 Fe Fe3O4 2,09
Ba - Барий BaO 0,73 Sn - Олово SnO2 1,33 Fe Fe2O3 2,14
Cu - Медь Cu2O 1,67 Pb - Свинец PbO 1,15 Co - Кобальт CoO 1,75
Cu CuO 1,74 Nb - Ниобий NbO 1,57 Co Co3O4 2,00
Ag - Серебро Ag2O 1,58 Nb Nb2O3 2,81 Co Co2O3 2,42
Be - Беррилий BeO 1,67 Ta - Тантал Ta2O5 2,32 Ni - Никель NiO 1,52
Zn - Цинк Zno 1,58 Cr - Хром Cr2O3 2,02 Pt - Платина PtO 1,56

Таблица. Линейные коэффициенты теплового расширения αt = dl /ldt металлов и их оксидов. Устойчивость оксидных пленок на металлах при нагревании и охлаждении. Сохряняется ли ржавчина (оксидная пленка) на металлах при изменении температуры.

Металл αt *10 6 ,град -1 Оксид αt *10 6 ,град -1
Al 22,9 Al2O3 8,0
Be 16,8 BeO 9,5
Ca 22 CaO 13,7
Cr 8,1 Cr2O3 9,6
Сu 16,6 (31 для монокристалла ) CuO 5-10 (3 для -200°C)
Fe 11,2 FeO 13,4
Mg 25,1 MgO 15,7
Mn 21,6 MnO 11,0
Ni 12,4 NiO 12,6
Si 3,6 SiO2 4,3
Sn 20,3 SnO2 4
Th 12,3 ThO2 9,7
Ti 8,4 TiO2 8,2
U 14,5 UO2 10,0
Zr 5 ZrO2 8,0