Zbadano kinetykę i mechanizm utleniania spektralnie czystego niklu w funkcji temperatury (1073 -1673 K) i prężności tlenu (10-105 Pa). Szybkość reakcji wyznaczano metodą termograwimetryczną z dokładnością rzędu 10" g, a mechanizm powstawania zgorzeliny badano metodą markerów. W celu wyeliminowania wpływu efektu Archimedesa na wyniki pomiarów szybkości reakcji w funkcji prężności tlenu, stosowano mieszaninę dwóch gazów nośnych, argonu i helu, o tak dobranym składzie, aby jej gęstość była ściśle równa gęstości tlenu. Udział dordzeniowej dyfuzji tlenu w procesie narastania drobnokrystalicznej zgorzeliny w temperaturach niższych od 1273 K wyeliminowano rozpoczynając pomiary od najwyższej temperatury (1673 K), w której powstaje zgorzelina grubokrystaliczna. Następnie obniżano skokowo temperaturę reakcji i kontynuowano pomiar kinetyki utleniania. Zabieg ten powtarzano kilkakrotnie, aż do uzyskania informacji o szybkości powstawania grubokrystalicznej zgorzeliny w temperaturach niższych od 1273 K. Wykazano, że w całym zakresie temperatur i ciśnień tlenu proces narastania grubokrystalicznej zgorzeliny tlenkowej na niklu zachodzi w wyniku odrdzeniowej dyfuzji kationów niklu i elektronów poprzez podwójnie zjonizowane wakancje kationowe i dziury elektronowe. Jednoznaczny dowód takiego mechanizmu reakcji wynika z doskonałej zgodności pomiędzy wyznaczoną eksperymentalnie paraboliczną stałą szybkości utleniania niklu i wartością tej stałej, obliczoną ze współczynnika dyfuzji niklu wyznaczonego eksperymentalnie w monokrystalicznym tlenku tego metalu
EN
Oxidation kinetics of high purity nickel have been studied as a function of temperature (1073-1673 K) and oxygen pressure (10-l05 Pa) using microthermogravimetric technique. In order to eliminate the possible participation of grain boundary diffusion in scale growth at lower temperatures (< 1273 K), the oxidation rate measurements have always been started at highest temperature (1673 K), when coarse-grained scale was formed, and the temperature and pressure dependence of the oxidation rate was determined by step-wise lowering the temperature of such pre-oxidized sample. The possible influence of Archimedes effect on the results of oxidation rate measurements at different oxygen pressures was eliminated by using binary carrier Ar-He gas mixture of the composition with the density exactly the same as that of oxygen. It has been shown that in the whole temperature and oxygen pressure range studied, the coarse-grained oxide scale on nickel is growing by the outward volume diffusion of cations and electrons through doubly ionized cation vacancies and electron holes. This conclusion is strongly supported by the excellent agreement between parabolic rate constant determined experimentally and that calculated from self-diffusion coefficient of nickel in single crystalline nickel oxide.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.