Окисление - тантал
Cтраница 2
В течение нескольких прошедших лет для изучения кинетики образования окисной пленки было разработано четыре метода, причем все они по своему характеру являются полунепрерывными. Ластмен и Мель [14] для измерения скорости окисления меди применили поляриметрический метод. Спектрофотометри-ческий метод был использован Вебером, Стерди, Вайзом и Тип-тоном для изучения окисления тантала [15], а. [16]
Пленка тантала покрывается алюминием. В местах, где требуется насквозь окислить тантал, алюминий снимается фотогравированием. Затем в электролите, пригодном для обоих металлов, производится совместное анодирование их до сквозного окисления тантала. [17]
Время от времени возникает вопрос о том, влияет ли ионизация газов на скорость окисления металлов, с которыми они приходят в соприкосновение. Его опыты показали, что в активированном и обычном кислороде при давлении 0 5 мм рт. ст. скорость окисления тантала ( 500 С), циркония ( 600 и 986 С), никеля ( 690 С) и меди ( 690 С) фактически оставалось неизменной. [18]
 |
Зависимость количества меди, перешедшей в покрытия, от содержания меди в исходном стекле ( а, толщины покрытия ( б и времени обжига ( в. [19] |
Сначала идет диссоциативное испарение окислов, а затем образующийся при этом кислород окисляет металл подложки. В случае взаимодействия с молибденом, вольфрамом и рением образуются летучие окислы, которые удаляются из сферы реакции. Вполне естественно, что они не обнаруживаются после охлаждения системы. При окислении тантала и ниобия образуются конденсированные окислы; последние реагируют с расплавами, давая новые соединения, фиксируемые рентгенографически. [20]
 |
Схема распределения. [21] |
Тантал не растворяется в электролите, вследствие чего ионы тантала и кислорода накапливаются в двойном слое, пока заряды не создадут потенциала, достаточного для простейшей реакции - образования окиси тантала. Другая возможная реакция - разряд ионов кислорода и выделение кислорода - не происходит при нормальной формовке. Кислород на границе оксидный слбй-электролит выделяется только при пробое оксидного слоя. Очевидно, что окисление тантала происходит при з-начениях потенциала, лежащих между статическим потенциалом тантала в электролите и потенциалом, необходимым для разряда кислорода на оксидном слое в том же электролите. Этот интервал составляет приблизительно 2 в. Однако формовка тантала идет при значительно более высоких потенциалах без разряда ионов кислорода на оксидном слое. Для объяснения этого явления Хэринг рассматривает оксидный слой как своеобразную электролитическую ячейку, в которой тантал действует как анод, адсорбированный на оксидном слое, кислород - как катод, и окись тантала - как электролит. Следует заметить, что во время формовки граница раздела оксидный слой-электролит действует, как катод для ячейки, в которой окись тантала служит электролитом, и как анод водной электролитической ячейки, представляя собой биполярный электрод. [22]
Пайка производится в восстановительной или инертной среде. Соединение листов небольшой толщины обычно производится на аппаратах для точечной или шовной сварки. На этих же аппаратах достигают хорошего соединения вольфрамовых деталей при использовании в качестве прокладки танталовой фольги толщиной до 0 025 мм. При этом соединяемые детали погружают в воду для предотвращения окисления тантала. [23]
Джепсон [399] определяли удельную поверхность окалины из Nb2O5, величина которой, по их данным, уменьшалась приблизительно от 20 до 2 5 м2 / г с повышением температуры от 450 до 700 С. Наряду с этим в металле возникает концентрационный градиент кислорода. Затем реакция протекает дальше посредством диапропорционирования Nb. Подобная схема реакции взаимодействия должна характеризовать особенности окисления ниобия с количественной стороны, но для этого требуется больше сведений об устойчивости и природе субокисей ниобия. Соответствующий механизм приложим и к окислению тантала, температурный коэффициент окисления которого приобретает отрицательную величину при 700 С. [24]
Детали из вольфрама обычно соединяют одну с другой заклепками; клепка производится в горячем состоянии. При соединении пайкой вольфрамовых деталей с вольфрамовыми или с деталями из других материалов в качестве припоя используют медь, никель или другие высокотемпературные припои. Пайка производится в восстановительной или инертной среде. Листы небольшой толщины обычно соединяют на аппаратах для точечной или шовной сварки. На этих же аппаратах достигают хорошего соединения вольфрамовых деталей при использовании в качестве прокладки танталовой фольги толщиной до 0 025 мм. При этом соединяемые детали погружают в воду для предотвращения окисления тантала. [25]
Эти условия порождают следующий типичный механизм окисления: ионы кислорода диффундируют снаружи к поверхности раздела металл - окисел, где они образуют новый окисел, который вследствие присущей ему большой величины объемного отношения распространяется, преодолевая противодействие существующего окисного слоя, вследствие чего возникают большие двуос-ные напряжения, приводящие в конце концов к разрыву пленки. В случае тантала его превращение в окисел происходит, как показано [202], посредством зарождения и роста маленьких пластин вдоль плоскостей 100 объемноцентрированной кубической решетки металла. Одновременно кислород растворяется в металле. В идеальном случае первоначальный параболический рост должен уступить свое место линейному, что в действительности и наблюдалось для этих двух металлов при температурах между 500 и 700 С. Однако этот механизм, по всей вероятности, допускает какое-то самозалечивание, так что это делает возможным значительные отклонения от линейности окисления, а зависимость скорости окисления от давления газа едва ли носит в этом случае простой характер. Как уже отмечалось [234] и как этого следовало ожидать, скорость окисления тантала зависит прежде всего от корня квадратного из давления кислорода. [26]
Страницы: 1 2