金屬的高溫氧化ppt課件(參考版)
2025-05-10 03:50本頁面
【正文】 是指給定溫度下， 1mol氧氣與金屬反應(yīng)生成金屬氧化物的系 統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化值。若按氧化速率大小依次排列，它們的順序是直線、拋物線、立方和對數(shù)曲線。 3y k C???（ ） 圖 氧化速度規(guī)律 1直線規(guī)律 2拋物線規(guī)律 3立方規(guī)律 4對數(shù)規(guī)律 5反對數(shù)規(guī)律 表 ，對在低溫和氧化膜較厚的一些金屬而言，對數(shù)規(guī)律具有代表性。 為綜合比較膜生長各規(guī)律的速度大小，圖 、拋物線、對數(shù)及立方等氧化規(guī)律示意圖。 圖 鐵在較低溫度下空氣中氧化對數(shù)曲線 立方規(guī)律 在一定的溫度范圍內(nèi)，一些金屬的氧化服從立方規(guī)律，例如金屬鋯在 氧壓中，于 600~900℃ 范圍內(nèi)，銅在 100~300℃ 各種氣壓下等溫氧化均服從立方規(guī)律。圖 ，鐵在 305℃ 和 252℃ 的空氣中氧化過程遵循對數(shù)曲線規(guī)律。它們的氧化速率與膜的厚度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。圖 ，在較高的溫度下，鐵在空氣中氧化的拋物線規(guī)律。 當(dāng) n〉 2時(shí)，表明擴(kuò)散阻滯作用比膜增厚所產(chǎn)生的阻滯更為嚴(yán)重。實(shí)踐證明，許多金屬的氧化偏離平方拋物線規(guī)律。氧化反應(yīng)主要受金屬離子在固體膜中的擴(kuò)散控制。由菲克第一定律可知粒子的擴(kuò)散速度： 圖 金屬氧化膜增長示意圖 /cyDdd— 擴(kuò) 散 系 數(shù)— 濃 度 梯 度( / )d c yv D d d??() OMcc— 膜 / 環(huán) 境 界 面 上 氧 的 濃 度— 金 屬 / 膜 界 面 上 氧 的 濃 度式（ ）表明，擴(kuò)散控制的氧化速度等于擴(kuò)散速度，正比于環(huán)境中氧的濃度，反比于膜的厚度。 圖 純鎂在各種溫度下在氧氣中的氧化 拋物線規(guī)律 該規(guī)律首先由實(shí)驗(yàn)得到，用 Ag與 I2蒸氣發(fā)生氧化反應(yīng)而導(dǎo)出拋物線方程。 直線規(guī)律 金屬氧化時(shí)，如果不能形成保護(hù)性氧化膜，或在反應(yīng)中生成氣相或液相產(chǎn)物而脫離金屬表面，則氧化速率直接由形成氧化物的化學(xué)反應(yīng)所決定，因而膜的成長速度恒定不變： yk?— 氧 化 膜 厚 度— 氧 化 時(shí) 間 — 常 數(shù) /d y d k? ?（ ） 對上式積分得： C yk ??? （ ）上式表明，氧化膜的厚度與時(shí)間成直線關(guān)系，積分常數(shù)取決于氧化起始瞬間膜厚，若是在純凈金屬表面開始氧化，式中的Ｃ＝０，可得： 為實(shí)驗(yàn)上的測量方便，常用增加質(zhì)量表示： 或用腐蝕性氣體的質(zhì)量減少來表示： yk??（ ） 1mk ???() 2Vk ???() 實(shí)際上，堿金屬、堿土金屬的氧化膜厚度隨時(shí)間的增長，皆遵守直線關(guān)系，如圖 2 .2鎂在 503~575℃ 下氧化時(shí)遵循線性規(guī)律。同一金屬在不同溫度下氧化可能遵循不同規(guī)律；而在同一溫度下，隨著氧
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