Проведено вивчення окиснення заліза під час утворення тонких оксидних плівок по логарифмічному закону на поверхні заліза у разі окиснення в атмосфері повітря. Було використано прямокутні зразки у вигляді пластинок заліза марки ЖЧК-2 з розмірами <$E20~times~10~times~1> мм. Експериментальне визначення залежності товщини від часу основано на методі виникнення на поверхні окисненої залізної пластинки кольорів "мінливості". Зразки перед завантаженням в піч знежирювалися спирто-ефірною сумішшю і висушувалися в сушильній шафі за температурт <$E40~symbol Р roman C> протягом п'яти хвилин. У разі збільшення товщини оксидної плівки в результаті інтерференції її колір буде послідовно змінюватися згідно ряду: жовтий, помаранчевий, червоний, пурпурний, фіолетовий і синій. Це відповідає інтервалу товщин оксидної плівки від 46 до 72 нм. Час появи кольорів мінливості усереднювався по трьом зразкам, при цьому на кожному зразку проводилося не менше 4 - 5 вимірювань. В результаті одержано залежності товщини плівки (за кольором) від часу її досягнення в нагрітій печі за сталої температури. Час появи кольорів мінливості за температур нижче <$E200~symbol Р roman C> вимірювалося годинами і днями. Показано, що в інтервалі температур <$E250~-~375~symbol Р roman C> закон зміни товщини плівки є логарифмічним. При цьому константа в даному законі з температурою змінюється згідно закону Арреніуса. Знайдено відповідну "видиму" енергію активації E = 20,7 кДж/моль. Результати за температури <$E253~symbol Р roman C> виразно виділяються від результатів в температурному інтервалі <$E300~-~375~symbol Р roman C>. Мабуть, окиснення за <$E253~symbol Р roman C> є складнішим і ускладнюється утворенням двох видів оксидів.Проведено дослідження окиснення заліза під час утворення тонких оксидних плівок за параболічним законом на поверхні заліза в результаті окиснення у повітрі та за температур вище (<$E400~-~550~symbol Р roman C>) та нижче (<$E575~-~600~symbol Р roman C>) точки Шадрона (<$E575~symbol Р roman C>). Експериментальне визначення залежності товщини від часу засновано на методі виникнення на поверхні окисненої залізної пластинки кольорів "мінливості". У разі збільшення товщини оксидної плівки в результаті інтерференції її колір буде послідовно змінюватися згідно ряду: жовтий, помаранчевий, червоний, пурпурний, фіолетовий і синій. Це відповідає області товщин оксидної плівки від 46 до 72 нм. В області температур <$E400~-~550~symbol Р roman C> на поверхні заліза з'являється стійкий оксид Fe3O4 - магнетит. Показано лінійність залежностей lnh і ln<$Etau> з тангенсами кута нахилу, рівними 0,5. Одержано значення величини енергії активації, яка є сталою і рівною E = 43,0 кДж/моль. На основі моделі окиснення металевої пластинки, яка основана на визначальній ролів дифузії кисню через оксидну плівку, одержано значення коефіцієнта дифузії кисню <$ED~=~1,73~cdot~10 sup -13> м<^>2/с. В області температур <$E550~-~625~symbol Р roman C> відбувається зміна константи швидкості взаємодії заліза з киснем з повітря, що пояснюється стійким утворенням вюстіту FeO. Всі ізотерми окиснення можна описати лінійною залежністю в координатах lnh і ln<$Etau>. Показано, що показник ступеня в законі окиснення за температур нижче точки Шадрона дорівнює 2 (параболічний закон), а вище точки Шадрона зростає з ростом температури процесу згідно одержаної залежності n = 2 + 0,008(T - 823).

  Повний текст PDF - 323.096 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"