Дослідження початкової стадії окислення заліза в повітрі. Частина 1. Інтервал температур 250-400 ºС

Анотація

Проводиться вивчення окислення заліза при утворенні тонких оксидних плівок по логарифмічному закону на поверхні заліза при окисленні в атмосфері повітря. Були використані прямокутні зразки у вигляді пластинок заліза марки ЖЧК-2 з розмірами 20 х 10 х 1 мм. Експериментальне визначення залежності товщини від часу основане на методі виникнення на поверхні окисленої залізної пластинки кольорів «мінливості». Зразки перед завантаженням в піч знежирювалися спирто-ефірною сумішшю і висушувалися в сушильній шафі при температурі 40 ºС протягом п'яти хвилин.

При збільшенні 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 отримані залежності товщини плівки (за кольором) від часу її досягнення в нагрітій печі при сталій температурі. Час появи кольорів мінливості при температурах, нижче 200°С вимірювалося годинами і днями. Показано, що в інтервалі температур 250 – 375 ºС закон зміни товщини плівки є логарифмічним. При цьому константа в даному законі з температурою змінюється згідно закону Арреніуса. Знайдена відповідна «видима» енергія активації E = 20.7 кДж/моль. Результати при температурі 253 °С виразно виділяються від результатів в температурному інтервалі 300-375°С. Мабуть, окислення при 253 °С є складнішим і ускладнюється утворенням двох видів оксидів.