Дослідження початкової стадії окислення заліза в повітрі. Частина 2. Інтервал температур 400-625ºС

Анотація

Проводиться дослідження окислення заліза при утворенні тонких оксидних плівок по параболічному закону на поверхні заліза в результаті окислення в повітрі та температурах вище (400 - 550 ºС) та нижче (575 – 600 ºС ) точки Шадрона (575 ºС). Експериментальне визначення залежності товщини від часу засновано на методі виникнення на поверхні окисленої залізної пластинки кольорів «мінливості». При збільшенні 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 400-550^оС на поверхні заліза з'являється стійкий оксид Fe₃O₄ – магнетит. Показано лінійність залежностей lnh і lnτ з тангенсами кута нахилу, рівними 0.5. Отримано значення величини енергії активації, яка є сталою і рівною E =  43.0 кДж/моль. На основі моделі окислення металевої пластинки, яка основана на визначальній ролів дифузії кисню через оксидну плівку, отримано значення коефіцієнту дифузії кисню D = 1.73 ∙10^-13 м²/с.

В області температур 550 – 625 ºС відбувається зміна константи швидкості взаємодії заліза з киснем з повітря, що пояснюється стійким утворенням вюстіту FeO. Всі ізотерми окислення можна описати лінійною залежністю в координатах lnh і lnτ. Показано, що показник ступеня в законі окислення при температурах нижче точки Шадрона дорівнює 2 (параболічний закон), а вище точки Шадрона зростає з ростом температури процесу згідно отриманої залежності n = 2+0.008(T–823).