Пленки на поверхности металлов

Поверхностная пленка, которая образуется на металле, определяет его коррозионную устойчивость в агрессивной среде. Пленки классифицируют в зависимости от их толщины. Различают:

тонкие (невидимые) пленки толщиной от мономолекулярного слоя до 40 нм;

средние пленки (видимые благодаря интерференционному окрашиванию как цвета побежалости), имеющие толщину 40-500 нм;

толстые (видимые) пленки толщиной более 500 нм. Толщина образуемых пленок во многом определяется условиями

окисления. В табл. 3.2 приведены данные значений толщины пленок и оксидных слоев на железе в зависимости от условий их образования.

Продукты коррозии, которые образуются на поверхности металла, могут тормозить дальнейший процесс коррозии.

Одним из основных условий, характеризующих эту способность, является сплошность получаемой пленки.

Критерий сплошности впервые был сформулирован Пиллингом и Бедворсом. Условие сплошности выполняется тогда, когда молекулярный объем химического поверхностного соединения (например, оксида) больше объема металла, израсходованного на образование молекулы оксида. Соотношение объемов образованного оксида и исходного металла может быть легко подсчитано.

Предположим, что окисляется 1 грамм-атом металла. Его объем можно определить по формуле:

— плотность металла. Объем полученного оксида будет равен:

— плотность оксида.

Соотношение между объемом оксида и объемом металла:

образуется сплошная пленка, при

  пленка не получается сплошной.

Значения указанного соотношения для некоторых оксидов металлов приведены в табл. 3.3. На основании данных таблицы можно определить металлы, оксиды которых не образуют сплошной пленки.

— представители

  . По условию сплошности Пиллинга и Бедворса они образуют рыхлые пористые пленки.

  , может происходить такое возрастание внутренних напряжений, которое приводит к вспучиванию и отслаиванию пленки, что снижает ее защитные свойства.

Дополнительными условиями, обеспечивающими защитные свойства пленки, являются их хорошая адгезия к металлу и физико-химические свойства. Так, например, при окислении меди при 500 ° С образуется пленка, которая легко отслаивается от металла. Поэтому медь не используется как жаростойкий материал.

Поверхностная пленка должна быть прочной, эластичной и иметь близкий с основным металлом коэффициент термического расширения.