«Мenphis»: пленка для декорирования металла. Пленка на металле

Пленки на металлах, их защитные свойства

При окислении металлов продукты газовой коррозии в большинстве случаев образуются на поверхности металлов в виде пленки, состоящей преимущественно из оксидов металлов. Пленки, образующиеся при взаимодействии с коррозионной средой, и затрудняющие протекание процесса коррозии называются оксидными (окисными) защитными пленками. Их образование приводит к замедлению процесса окисления и проникновение реагентов металла и окислителя. Первой стадией процесса окисления обычно считается адсорбция газа на поверхности металла. Для основного окислителя – кислорода, это реакция с образованием поверхности металла, покрытого слоем адсорбированного атомарного кислорода:

М(т) + О2(г) = М(т)|2О(адс) (2.12)

Причиной адсорбции является возникновение между металлом и газом молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция, обусловленная ван-дер-ваальсовыми силами) или химического, обусловленного валентными силами (хемосорбция), взаимодействия. Физическая адсорбция обратима и преобладает при сравнительно низких температурах. Критерием оценки типа адсорбции является теплота адсорбции. Считается, что при выделяющейся теплоте < 30-40 кДж/моль, происходит физическая адсорбция, свыше – химическая. Для оценки концентрации адсорбированного вещества и степени заполнения поверхности используют изотерму адсорбции(Ленгмюра при однослойной, Брунаеуера-Эммета-Теллера или Арановича при многослойной адсорбции).

Классификация оксидных пленок

Пленки принято классифицировать по толщине на три группы:

1) тонкие (прозрачные, невидимые), с толщиной до 40 нм;

2) средние (дающие цвета побежалости), с толщиной от 40 до 500 нм;

3) толстые (видимые), с толщина более 500 нм (окалина на стали).

При низких температурах (100 – 3000С) образуются тонкие пленки, которые при более высоких температурах увеличиваются по толщине и образуют окалину. Оценку толщины пленки производят обычно эллипсометрическими методами.

Жаростойкость металлов определяется защитными свойствами образующихся пленок. Высокими защитными свойствами обладают покрывающие всю поверхность металла сплошные пленки. Возможность образования защитной пленки определяется условием сплошности, сформулированным Пиллингом и Бедвортом.

Условие сплошности

Условие сплошности заключается в том, что молекулярный объем оксида, образующегося при взаимодействии металла и кислорода, Vок, должен быть больше объема металла, израсходованного при образовании оксида, VМ. Если это не соблюдается, оксидной пленки не хватит для покрытия сплошным слоем металла, в результате чего она получается несплошной или пористой. Условие сплошности пленок по Пиллингу и Бедворту: если <1, пленки не могут быть сплошными, если >1 пленки сплошные. Соотношение можно рассчитать по формуле:

= , (2.13)

где М – молекулярная масса оксида, А – атомная масса металла, dM и dок – плотность металла и оксида соответственно.

Условию сплошности не удовлетворяют все щелочные и щелочноземельные металлы, за исключением бериллия. На основании экспериментальных данных установлено, что высокими защитными свойствами обладают пленки при условии 2,5 > > 1.

Рост пленок по толщине приводит к образованию внутренних напряжений в оксидных пленках. Источником этих напряжений является увеличение объема оксида относительно основного металла (при > 1) и различие в коэффициентах термического расширения оксида и металла.

Однако применение условия сплошности для большинства широко используемых металлов в свете современных представлений о механизме высокотемпературного окисления нельзя считать достаточно обоснованным. При формулировке критерия защитной способности оксидных пленок Пиллинг и Бедворт полагали, что рост окалины может происходить только за счет диффузии ионов окислителя через слой продуктов реакции в направлении к внутренней границе раздела фаз «металл-оксидная пленка» и рост окалины происходит именно на внутренней границе. Если это так, то когда объем образующегося продукта коррозии меньше объема прореагировавшего металла, пустое пространство, образующееся между первичным слоем окалины и расходуемой поверхностью металла (зона превращения металла в оксид) не полностью заполняется продуктами реакции и окалина имеет пористую структуру. Если же объем образующегося продукта реакции равен или несколько больше эквивалентного объема металла, то зона превращения металла полностью заполнена продуктами коррозии и образовавшая пленка плотная и обладает защитной способностью. По Пиллингу и Бедворту, сплошность окалины может быть нарушена, если отношение мольных объемов оксида и металла (уравнение 2.13) значительно превысит 1, поскольку образующийся продукт не будет в состоянии разместиться между металлической фазой и первичной пленкой. При достижении предела упругости окалины наступит ее разрушение и процесс окисления будет развиваться так же, как и при формировании на поверхности пористой окалины. Вместе с тем экспериментально не было подтверждено, что появление трещин и отслоений от подложки окалины, растущей в результате диффузии окислителя к металлу, связано с высокими значениями критерия условия сплошности.

Таким образом, Пиллинг и Бедворс обосновали случай роста окалины на внутренней границе раздела фаз за счет диффузии ионов окислителя через решетку оксида. Позднее было показано, что в большинстве случаев решающую роль в процессе образования окалины играет диффузия ионов металла через оксидный слой. При этом образование окалины происходит не на внутренней, а на внешней границе, т.е. на границе раздела «оксид-окислительная среда». Здесь пространство, которое занимает образующийся продукт, ничем не ограничено и никак не связано с объемом прореагировавшего металла.

Критерий условия сплошности широко применяется при изучении окисления тугоплавких металлов (титана, циркония, ниобия, вольфрама), т.е. в тех случаях, когда рост оксидных пленок происходит в основном и исключительно в результате диффузии ионов кислорода через оксидный слой в сторону матрицы.

Если рост окалины происходит в результате диффузии ионов металла через оксидный слой к внешней границе часто (и особенно в неизотермических условиях процесса) в пленках продуктов коррозии возникают сжимающие и (или) растягивающие напряжения, обусловленные различием коэффициентов термического расширения металла и оксида, вызывающие разрушение пленок. Однако эти разрушения никак не связаны с механизмом возникновения напряжений по Пиллингу и Бедворту.

Похожие статьи:

poznayka.org

Пленки на металлах

У большинства металлов при взаимодействии с окислителями поверхность покрывается пленкой окислов.

Адсорбция окислителя на металле

Когда металл попадает в коррозионную среду, начальной стадией их взаимодействия является адсорбция окислителей (CO2, h3O, O2, Cl2, SO2) на поверхности металла. Между атомами металла и окислителем сразу возникает сильная  ионная связь – атом металла передает атому кислорода два электрона. Атом кислорода находится под воздействием поля, которое создают атомы металла. На поверхности металла адсорбируется окислитель, при этом внутренняя поверхность образовавшейся адсорбционной пленки заряжена положительно, а  внешняя – отрицательно.

Распределение атомов окислителя на поверхности металла очень сильно зависит от расположения на поверхности атомов металла.

Поверхность металла заполняется хемосорбированным окислителем почти мгновенно и образуется тонкий слой окисляющего вещества. При пониженных температурах после хемосорбированного окислителя за счет ванн-дер-ваальсовых сил может возникнуть  и физическая адсорбция молекул окислителя.

Образование продуктов коррозии

Если между металлом и окислителем есть химическое сродство (окисел термодинамически стабильный), то пленка, состоящая с хемосорбированного окислителя, превращается в окисную пленку. Металл и окислитель в окисной пленке поддерживают ионную связь.

Продукты коррозии – химические соединения, которые образовались в результате химического взаимодействия металла и некоторых компонентов  окружающей среды. Продукты коррозии формируют на поверхности металла пленку, которая может  обладать защитными свойствами, затрудняя подход окислителей. Данный процесс протекает с самоторможением во времени.

Пленки продуктов коррозии очень сильно влияют на жаростойкость металлов, поэтому необходимо изучить их свойства, закономерности роста и влияние на них различных внешних и внутренних факторов.

Классификация по толщине пленок на металлах

По толщине оксидной пленки на металлах их принято разделять на три группы: толстые, тонкие, средние.

Тонкие оксидные пленки невидимы для человека невооруженным глазом. Их толщина составляет до 400 Å.

Средние оксидные пленки в толщину достигают от 400 до 5000 Å и дают цвета побежалости.

Толстые оксидные пленки хорошо видны на поверхности металла. Их толщина составляет свыше 5000 Å. Иногда они могут быть достаточно толстыми, как, например, окалина на поверхности стали.

От защитных свойств оксидных пленок  зависит жаростойкость металла, законы роста толщины пленки во времени и многое другое.

При образовании окисной пленки  устанавливается скорость окисления металла, которая может изменяться во времени.  По этому судят о защитных свойствах окисных слоев. Также защитные свойства оксидной пленки определяют в лабораторных условиях капельным методом. На ее поверхность наносят подходящий для данного случая реагент и определяют время его проникновения к основному металлу.

www.okorrozii.com

«Мenphis»: пленка для декорирования металла

Компания «Альфа-Полимер» реализует материалы для покраски и оформления металлических поверхностей под разные фактуры. Ознакомьтесь с ассортиментом декоративной пленки по металлу в нашем каталоге.

Суть нанесения изображения на металлическую поверхность заключается на сублимации рисунка в подготовленную основу.

Одним из наших поставщиков является итальянская фирма «Мenphis», которую называют пионером в развитии трансферных пленок для печати и декорирования металла, стекла, кожи, керамики.

Преимущества продукции европейского производителя:

• Покрытие становится прочным, безопасным и устойчивым к внешним воздействиям.
• Гарантия высочайшего качества печати с применением пленки «Menphis» для декорирования металла.
• Оригинальность и большой выбор фактур.
• Производство постоянно развивается, внедряются различные инновации.

Этапы печати с использованием декоративной пленки по металлу:

1. Очищение основы от мелких частиц и жира.
2. Окрашивание профиля порошковыми красками, создание подложки и дополнительной защиты.
3. Нанесение пленки для декорирования металла. Путем прессования и создания вакуума между материалами, в течение 10 минут под воздействием высоких температур рисунок с пленки переносится на поверхность.
4. Охлаждение, удаление пленки.
5. Декорированное изделие готово к использованию при любых погодных условиях.

Как стать покупателем «Альфа-Полимер»

Офис находится в Московской области, г.Реутов по адресу: Транспортный переулок, дом 8.

Все дополнительные вопросы касательно условий сотрудничества, предоставляемых услуг, номенклатуры, скидок можно задавать по многоканальным телефонам в вашем городе или по адресу электронной почты [email protected]. Также на сайте доступна онлайн-консультация.

www.alfa-polymer.ru

Пленки на металлических поверхностях

Практически все металлы подвергаются окислению. Металлические поверхности в процессе обработки очень быстро покрываются первичной окисной пленкой. (Несмотря на малую тол­щину, пленка всего в несколько элементарных ячеек кристалли­ческой решетки данной фазы окисла при нормальной температуре приостанавливает дальнейшее окисление.) Разрушение поверхно­стей трения в среде воздуха тоже сопровождается их окислением.

Продуктами окисления могут быть твердые растворы кисло­рода в металле и их химические соединения. Так, железо при нормальной температуре растворяет около 0,05% кислорода, а при 1000°С 0,12%. Если окисление продолжается выше предела насыщения, то из раствора выпадают окислы. Железо с кисло­родом образует три окисла, (представляющие собой фазы в системе) O2 – Fe с различным типом кристаллической решетки.

Пленка на железе состоит из слоев, расположенных от поверхности внутрь в последовательно­сти, соответствующей убыванию кислорода в окисле. При тем­пературе ниже 570°С пленка может состоять из одного слоя Fe3O4, из наружного слоя Fe2O3 и следующего за ним слоя Fе3O4, или из слоев Fe2O3, Fe3O4 и FeO, причем распад FeO идет вслед за его образованием.

Скорость образования оксидной пленки на поверхности ме­талла исчисляется долями секунды. Так, для возникновения слоя толщиной 1,4 нм достаточно 0,05 с. С увеличением толщины рост пленки замедляется.

Оксидная пленка находится в напряженном состоянии, испы­тывая растяжение или сжатие в зависимости от соотношения объемов основного металла и образовавшегося на его базе окис­ла. С увеличением толщины пленки возрастают силы упругости в самой пленке и на границе между пленкой и основным метал­лом. При некоторой толщине пленки происходит потеря ее ус­тойчивости, наступают мгновенные смещения, и пленка приобре­тает пористое (рыхлое) строение.

Внешний слой поверхности состоит из загрязнений, попавших на поверхность при обработке, и адсорбированных газов и паров. Толщина этого слоя 0,1 – 2,5 нм. Расположенный под ним слой, возникающий под влиянием атмосферного кислорода, имеет на железе толщину до 5 нм, на стали примерно до 2 нм, на алюми­нии до 15 нм. Толщина граничного смазочного слоя около 20 нм.

[В заключении отметим, что образование оксидной пленки на поверхности детали предотвращает дальнейшее окисление основного металла (положительное свойство), но приводит к появлению напряжений в поверхностном слое, который приобретает пористое строение (отрицательное свойство).]

studfiles.net

Защитная пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Защитная пленка

Cтраница 1

Защитная пленка эффективна уже при толщине 0 1 мкм.  [1]

Защитные пленки SiO2 получают также методом ионного внедрения ионов кислорода. Основным достоинством этого метода является возможность локального нанесения пленок SiO2 на участки поверхности кремния.  [2]

Защитная пленка успевает образоваться на поверхности стали в течение 24 ч непрерывного ввода 0 09 - 0 1 кг / м3 ортофосфорной кислоты в поток морской воды.  [3]

Защитные пленки могут образоваться также трудно растворимыми продуктами коррозии, как например на свинце при воздействии серной кислоты.  [4]

Защитные пленки на поверхности металла формируются либо в, результате химических реакций с металлом, либо вследствие адсорбционно-хемосорбционного взаимодействия присадки с поверхностью. Это по характеру действия сближает противокоррозионные и противоизносные присадки. Например, серосодержащие противокоррозионные присадки, как и близкие им по химическому составу противоизносные добавки, образуют с металлом такие продукты реакции, как сульфиды, меркаптаны и др. Аналогия в действии, очевидно, объясняет тот факт, что некоторые противоизносные присадки могут выполнять функцию и противокоррозионных добавок.  [5]

Защитные пленки, создаваемые присадками, предохраняют детали от коррозии и в процессе работы двигателей и во время их длительных стоянок, и при консервации. Это подтверждается тем, что масла и смазки, не содержащие присадок и обладающие недостаточными защитными свойствами [6,7, 8], при добавлении к ним небольших количеств антикоррозионных присадок резко улучшают свои защитные свойства. Несмотря на то, что консервационные смазки К-17, К-19, НГ-203 и др. с антикоррозионными присадками покрывают поверхности деталей очень тонким слоем, они в десятки и сотни раз [8] превосходят по эффективности углеводородные смазки типа пушечной и технического вазелина.  [6]

Защитные пленки на алюминии имеют амфотерный характер, растворяясь в сильных кислотах ( неокисляющих) и особенно легко - в щелочах.  [7]

Защитные пленки на поверхности металла формируются либо в результате химических реакций с металлом, либо вследствие адсорбционно-хемосорбционного взаимодействия присадки с поверхностью. Это по характеру действия сближает противокоррозионные и противоизносные присадки. Например, серосодержащие противокоррозионные присадки, как и близкие им по химическому составу противоизносные добавки, образуют с металлом такие продукты реакции, как сульфиды, меркаптаны и др. Аналогия в действии, очевидно, объясняет тот факт, что некоторые противоизносные присадки могут выполнять функцию и противокоррозионных добавок.  [8]

Защитная пленка несплошная, разрушение металла носит местный или точечный характер.  [9]

Защитная пленка в этом случае, по-видимому, делается тоньше, в ней появляются слабые места и прорывы; возможно, что состав и свойства ее изменяются. Это вызывает увеличение скорости общей коррозии и разблагораживание электродного потенциала металла.  [10]

Защитные пленки, покрывающие металл, находятся в напряженном состоянии. Это подтверждается тем фактором, что после снятия их с металла под влиянием внутренних напряжений они сворачиваются в трубку.  [11]

Защитная пленка, образующаяся на некоторых металлах, например на алюминии, надежно предохраняет металл от дальнейшего разрушения, и процесс коррозии резко замедляется. На других металлах, как, например, на железе, защитная пленка менее совершенна. Она содержит многочисленные поры и трещины, сквозь которые значительно легче проникают газы и жидкости, вызывающие коррозию.  [12]

Защитные пленки на металлах могут быть созданы искусственно, причем в этом случае толщину их и сплошность можно регулировать.  [14]

Защитные пленки, возникающие на металле в результате поверхностно-химических реакций, могут иметь в зависимости от внешних условий ( температуры, концентрации ингибитора) различную толщину - от мономолекулярных до фазовых - и способны в ходе своего создания переходить от поверхностных к объемным соединениям с образованием самостоятельной фазы. Конкретизируя впоследствии эти положения, С. А. Балезин и И. А. Подольный [14] указали, что образование хотя бы на части границы раздела фаз металл-коррозионная среда непроницаемого покрытия является необходимым и достаточным условием для проявления ингибитором защитного эффекта, поскольку такая поверхностная блокировка существенно снижает силу обменных токов между металлом и средой.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

2. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМ ПЛЕНКАМ НА МЕТАЛЛАХ

Пленки на поверхности металлических памятников искусства выполняют двойную функцию: обеспечивают защиту металла (сплава) от агрессивных воздействий внешней среды и в то же время весьма существенно влияют на художественную выразительность памятников.

Но нужны ли защитно-декоративные пленки на памятниках из бронзы и других медных сплавов, обладающих хорошими собственными декоративными свойствами и высокой атмосферостойкостью, и если нужны, то какими должны быть? Однозначного ответа на эти вопросы дать нельзя.

С точки зрения защиты от коррозии нанесение искусственных пленок необязательно. С эстетической точки зрения возможно несколько решений, связанных с установившимися традициями и с индивидуальными особенностями произведений и вкусами их авторов. Из-за чрезвычайной медленности окисления меди и ее сплавов в закрытых помещениях процесс образования естественной патины на музейных предметах может продолжаться многие столетия, поэтому для получения различных декоративных эффектов на тех или иных произведениях искусственные патины необходимы. В то же время заслуживает внимания опыт итальянского скульптора Д. Манцу, оставляющего поверхность многих своих произведений чистой («Танцовщица»; «Кардинал», портрет М. Парка и др.). Покрывшись тончайшей окисной пленкой, бронзовые предметы в условиях интерьера очень долго сохраняют декоративные особенности поверхности своего материала: металлическую фактуру, блеск, золотистый цвет.

В условиях открытой атмосферы присутствие защитно-декоративных пленок на медных и бронзовых памятниках неизбежно. Сохранить первоначальный цвет памятников (будь то чистая бронза или искусственная патина) в атмосферных условиях можно только при тщательном и систематическом покрытии их лаковыми пленками, придающими им специфический блеск. Если же этого не делать, памятники покрываются естественной патиной.

В связи с существованием разных точек зрения на сравнительную ценность естественной патины и искусственных покрытий необходимо располагать объективными данными об их свойствах и на основе этих данных выяснить, что лучше: естественная патина или искусственные пленки.

Патину хранящихся на открытом воздухе старинных памятников из меди и ее сплавов следует рассматривать как естественную защитно-декоративную пленку. Однако, проходя различные стадии формирования, патина изменяется по внешнему виду, при этом она в разной мере уравновешена со средой и поэтому в разной степени защищает от нее нижележащий слой металла или сплава.

На основании каких же показателей можно оценить защитные и декоративные качества патины, находящейся на той или иной стадии формирования, и как сравнить их с качествами искусственных покрытий?

Декоративные и защитные особенности любой пленки можно рассматривать только в их взаимозависимости и в связи с художественной и физико-химической природой материала памятника. Вот пример. В соответствии с литейными качествами, большой хрупкостью и твердостью чугуна основой художественной выразительности чугунных памятников является их массивность, сопоставление крупных объемов, обобщенность форм, простота и даже некоторая грубость поверхности. Вследствие высокой коррозионной активности чугунные памятники необходимо защищать очень толстыми, многослойными плотными лакокрасочными пленками. В данном случае такие покрытия не только вполне целесообразны, но не вызывают серьезных возражений и с художественной точки зрения. Они не искажают пластической выразительности памятников, а их серая или черная окраска вполне удовлетворительно соответствует окраске самого чугуна, а тем более окраске и фактуре такой типичной для чугуна защитно-декоративной пленки, как воронение.

Бронза по своей природе обладает совершенно иными особенностями. Литейные ее качества позволяют получать из нее очень тонкие и точные отливки, воспроизводящие самые сложные и мелкие формы и их движения. Благодаря высокой пластичности бронза легко поддается механической обработке, что дает возможность очень тонко моделировать поверхность, точно и четко выявлять мельчайшие детали и нюансы формы.

Все это вместе взятое позволяет добиваться не только высокой пластической, но и психологической и эмоциональной выразительности произведений из бронзы. В равной мере это относится и к чеканным произведениям из листовой меди.

Высокая коррозионная стойкость меди и бронзы в атмосферных условиях делает излишним нанесение на них толстых органических покрытий, подобных тем, которые необходимы для защиты чугуна. В то же время и пластические особенности медных и бронзовых памятников тоже определяют требование небольшой толщины защитно-декоративных пленок, при которой не может быть скрыт или искажен самый тонкий рельеф.

Декоративные качества защитных пленок определяются их внешним видом: фактурой, цветом, блеском, степенью прозрачности. Требования к этим качествам должны исходить опять-таки из особенностей материалов памятников, но не новой меди или бронзы, а тех материалов, в которые они закономерно и неизбежно превращаются в природе. Самородная медь, а также древние предметы из меди и ее сплавов превращаются в различные минералы (малахит, азурит, куприт и др.), образующие на них псевдоморфозы, налеты, пленки, корочки и т. п., окрашенные в зеленые, бирюзовые, синие, коричневые, черные цвета (в порядке убывания распространенности). Отсюда вытекает, что со временем для медных и бронзовых памятников становится типичной минеральная фактура и окраска в зелено-сине-коричневой гамме, что и должно определять требования к декоративным качествам защитных пленок на старинных памятниках.

Высокая атмосферостойкость меди и ее сплавов и требование небольшой толщины защитно-декоративных пленок на памятниках из этих материалов не означают, что такие пленки могут иметь слабые защитные свойства. Любые дефекты пленки при определенных условиях могут оказаться причиной развития местной коррозии металла (сплава), гораздо более опасной, чем равномерная коррозия всей поверхности, происходящая в отсутствие защитной пленки.

Защитные свойства патины, как и любого иного искусственного или естественного покрытия, независимо от его природы оцениваются главным образом на основании двух показателей: механических и химических свойств самой пленки и сцепления, т. е. связи между пленкой и покрываемой поверхностью металла (сплава). К собственным свойствам минеральных пленок (искусственных окисных, фосфатных, хроматных и других, естественных наслоений продуктов коррозии и т. п.), определяющим их защитные качества, относятся: химический состав, растворимость, гигроскопичность, способность окисляться, гидролизироваться и т. д., а также физические особенности: распределение по поверхности (равномерность и сплошность), толщина, плотность, кристаллическая структура [14, 36—39].

К защитным свойствам искусственных и естественных пленок предъявляются определенные требования.

Пленка не может надежно защищать металл, если состоит из веществ, растворяющихся или активно реагирующих с внешней средой, а тем более — с самим металлом. В такой же мере пленка не может иметь защитных свойств, если способна конденсировать или адсорбировать из окружающего воздуха влагу или агрессивные вещества, реагирующие с металлом.

Некоторые полагают, что искусственные окисные пленки на меди состоят в основном из ее окиси и содержат очень немного закиси [36], считая при этом, что закись образует тонкий слой, прилегающий к металлу [33]. Согласно другим данным, такие пленки полностью состоят из закиси меди темно-красного или коричневого цвета [40]. По мнению ряда исследователей, независимо от толщины пленки и состава ее наружного слоя внутренний слой всегда представляет собой закись меди [41]. Состав окисных пленок на медных сплавах, в том числе на латунях, такой же, как и на меди [33].

Оба окисла меди нейтральны, нерастворимы и негигроскопичны, но медленно реагируют с присутствующими в воздухе парами воды, газами и химически активными твердыми частицами. В связи с этим окисные пленки на бронзовых и медных памятниках, долгое время хранящихся на открытом воздухе, по химическому составу не отвечают требованиям, предъявляемым к защитным пленкам на металлах.

Доброкачественные по составу, но рыхлые и пористые пленки могут способствовать развитию наиболее опасной местной коррозии металла. Поэтому любая искусственная или естественная минеральная пленка является действительно защитной лишь при условии не-

проницаемости, т. е. достаточной плотности и сплошности. Это в значительной степени зависит от соотношения удельных объемов образующихся продуктов коррозии и вступившего в реакцию металла. Если удельный объем продуктов коррозии меньше, чем удельный объем корродировавшего металла, то может возникнуть только прерывистая пленка с многочисленными крупными порами и разрывами. При утолщении такая пленка оказывается рыхлой, с большим числом трещин. Если же объем продуктов коррозии больше, чем объем прореагировавшего металла, образуется сплошная пленка, покрывающая всю поверхность металла и изолирующая его от внешней среды. Однако при очень большом увеличении объема продуктов коррозии относительно объема окислившегося металла в пленке возникают внутренние напряжения, сжимающие ее и возрастающие пропорционально росту ее толщины. Такие напряжения приводят к образованию дефектов — разрывов, трещин, отслаиванию от основы — и снижают защитные свойства пленки.

Лучшими защитными свойствами обладают пленки, образующиеся из продуктов коррозии, удельный объем которых незначительно отличается от удельного объема металла. По данным [36], отношение удельного объема окисла к удельному объему металла при образовании различных окислов составляет:

Следовательно, процесс образования закиси меди удовлетворяет условиям формирования сплошных пленок с хорошими защитными свойствами.

Непроницаемость, а значит и защитные свойства пленок в значительной степени зависят и от их толщины. В литературе по коррозии металлов принята следующая классификация окисных пленок по толщине:

1. Тонкие невидимые пленки толщиной меньше 0,04 мкм. Их наличие на поверхности металла может быть доказано только косвенными методами (оптическими), а также фактом пассивации металла.

2. Тонкие видимые пленки толщиной от 0,04 до 1 мкм. Они обнаруживаются на поверхности металла по ее интерференционному окрашиванию — побежалости.

3. Толстые видимые, легко обнаруживаемые пленки толщиной более 1 мкм (до 1 мм). Такие пленки окрашены в цвет окисла [32, 36].

Искусственные окисные пленки на меди и ее сплавах хотя и относятся к третьей группе, но сравнительно тонки. Их толщина всего 1—2 мкм. Поэтому они имеют открытую пористость и проницаемы для атмосферных газов. Только после пропитки каким-либо инертным веществом (воском, лаком, олифой и т. п.), «запечатывающим» поры и препятствующим процессам диффузии в пленке, они становятся непроницаемыми, но при этом утрачивают минеральную фактуру и приобретают декоративные особенности органического покрытия. Следовательно, окисные пленки на монументальных памятниках из меди и бронзы по своей толщине не удовлетворяют требованиям к защитным пленкам на металлах.

В связи с тем, что защитные пленки в условиях эксплуатации подвергаются таким разрушающим внешним воздействиям, как удар, трение, изгиб и т. п., они должны обладать хорошими механическими свойствами. Считается, что искусственные пленки на меди и ее сплавах по твердости и устойчивости при истирании даже превосходят основной металл [33, 36].

Одно из главных требований к защитным пленкам — высокая прочность их сцепления с металлом. Если пленка сама по себе и достаточно прочна, но слабо держится на металле, то под действием внутренних сжимающих сил она может отслаиваться от него, образовывать пузыри, которые затем разрушаются, в ней могут возникать трещины, особенно на выступах, в местах резких переходов формы и т. д. К отслаиванию и растрескиванию пленки, имеющей слабое сцепление с основой, могут приводить и внешние механические воздействия, и напряжения, возникающие при изменениях температуры вследствие различия коэффициентов расширения металла и минеральной пленки.

Чрезвычайно важное влияние на качество сцепления пленки с основой оказывает кристаллохимическое соответствие слагающего пленку соединения и исходного металла или сплава. При таком соответствии в процессе окисления металла происходит незначительная перестройка кристаллической решетки. При этом кристаллическая структура образовавшегося окисла как бы является продолжением структуры металла или сплава и этим достигается прочное сцепление между пленкой и основой [34—36].

Медь и ее сплавы при условии, что количество легирующих элементов в них находится в определенных пределах, при которых образуются однородные твердые растворы (до 16% Sn, до 39% Zn, до 33% Рb), кристаллизуются в кубической системе [42—44]. Окись меди кристаллизуется в моноклинной системе, закись меди — в кубической. Из этого следует, что пленки, состоящие из окиси меди, должны иметь худшее сцепление с основой, чем пленки, образованные закисью меди.

Наконец, всякая защитная пленка на металле должна обладать достаточной коррозионной стойкостью. Окисные пленки на меди и ее сплавах считаются устойчивыми. В камере, насыщенной парами воды, они выдерживают без изменения внешнего вида при 45° С — 16 ч, при 70°С — 8 ч, при 100°С — 1,5 ч. В 3%-ном растворе NaCl видимые изменения пленки присходят через 30—60 мин (а при получении пленки в щелочном растворе — через 5—10 суток) [36].

Таким образом, окисные пленки на меди и ее сплавах отвечают не всем основным требованиям к защитным пленкам на металлах. Априори можно утверждать, что в процессе превращения окисных пленок сначала в однослойную, затем в двухслойную патину происходит повышение их защитных качеств и что патина старинных памятников, образовавшаяся в атмосферных условиях, значительно полнее отвечает всем требованиям, предъявляемым к защитным пленкам. Это соответствие проверено и подтверждено экспериментально (см. ниже).

Первоисточник: 

art-con.ru

Пленки на металле - Справочник химика 21

    Все эти напряжения могут вызывать механическое разрушение защитных пленок на металлах с соответствующим ухудшением или полной потерей их защитных свойств. Это вносит значительные осложнения в простейшие законы окисления металлов (рис. 47) и часто приводит к замене диффузионного контроля процесса окисления металла диффузионно-кинетическим или кинетическим контролем, т. е. к переходу от окисления металла по [c.76]

    Следует также иметь в виду, что и характер образующихся продуктов окисления масла, накапливающихся в низко- и высокотемпературных зонах двигателя (в объеме масла и в тонкой его пленке на металле), совершенно различен. В объеме масла образуются обычно кислые продукты окисления, а также осадки— мазеобразные вещества от коричневого до черного цвета, накапливающиеся во время работы двигателя в картере, на шейках коленчатого вала, в маслосистеме и на фильтрах. Эти осадки состоят из продуктов окисления (гидроксикислоты, смолы и т. п.) в смеси с маслом, водой и посторонними веществами (са- [c.72]

    Предположение о том, что причиной пассивности является образование защитной окисной пленки на металле, долгое время оставалось гипотезой, так как не удавалось доказать присутствия этой пленки экспериментальным путем внешне активный и пассивный металлы одинаковы даже рентгенограммы не показывают различия между ними. [c.636]

    Коррозионный процесс разрушения стали при высоких температурах замедляется, так как образуются стойкие поверхностные пленки. Наружный слой пленок, состоящий из Ре5 и РеЗг, не содержит хрома, имеет рыхлое строение и способен отслаиваться. Внутренний же слой, обладая повышенной адгезионной способностью, соединен с основным металлом, имеет шпинельную структуру, состоит из смешанных сульфидов хрома и железа и часто содержит больше хрома, чем основной металл. Такой слой надежно защищает металл от коррозии, интенсивность которой обратно пропорциональна толщине пленки и особенно велика в начальный период эксплуатации труб. Затем скорость коррозии уменьшается. Прочность и плотность пленок на металле зависит от цикличности процессов. Теплосмены — нагревы и охлаждения — приводят к разрыхлению и отслаиванию пленок под влиянием термических напряжений, что прежде всего заметно при частых процессах регенерации, проводимых на установках. [c.149]

    КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛЕНОК НА МЕТАЛЛАХ ПО ТОЛЩИНЕ [c.31]

    В литературе имеется довольно обширный материал по синтезу присадок первой группы. Их можно получить реакцией алкилфенолов с хлоридами серы и дальнейшим омылением бис(алкил-фенол)сульфидов оксидами или гидроксидами металлов. Такие присадки улучшают противокоррозионные и моющие свойства масел. Это — присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1, ЦИАТИМ-339 и др. Однако противокоррозионные свойства их недостаточно высоки, что связано с сильным пространственным эффектом арильных групп. Противокоррозионное действие веществ, содержащих серу, сводится, как известно, к образованию защитной сульфидной пленки на металле. В случае же фенолятов присоединение серы к металлам затрудняется в результате экранирования ее объемистыми арильными радикалами. [c.200]

    Таким образом, ориентировочно можно считать, что достаточно хорошими защитными свойствами могут обладать лишь пленки на металлах, удовлетворяющие условию [c.33]

    Рост тонких окисных пленок на металлах при низких температурах (на меди в кислороде при температуре до 100° С, на тантале при температуре до 150° С, на алюминии, железе, никеле и [c.47]

    На сохранность защитных пленок на металлах влияет целый ряд факторов 1) величина и характер внутренних напряжений и внешних механических нагрузок 2) механические свойства защитной нленки, в первую очередь ее прочность и пластичность  [c.77]

    Коррозия вблизи ватерлинии, т. е. в зоне периодического смачивания (от 0,4 до 1 м и более над уровнем морской воды), часто бывает усиленной (рис. 284), что обусловлено облегченным доступом кислорода к поверхности металла, ухудшением условий для возникновения и сохранения защитных пленок на металле при периодическом смачивании и энергичным коррозионным воздействием брызг морской воды (при быстром испарении брызг образуются кристаллики морской соли, смоченные насыщенным раствором, которые затрудняют появление и сохранение защитных пленок лучи солнца нагревают металлы и ускоряют коррозионный процесс в условиях усиленной аэрации). [c.399]

    Законы роста окисных пленок на металлах (по Кубашевскому и Гопкинсу) [c.80]

    Рентгенографический метод, в частности, микроанализ с помощью электронного зонда пригоден для исследования продуктов, образующих пленку на металлах определения размеров и ориентации кристаллов, а также измерения параметров кристаллической решетки. [c.436]

    Законы роста пленок на металлах [c.137]

    Кроме рассмотренных методов испытаний, применяемых при лабораторных исследованиях, в последние годы разработан ряд новых физико-химических методов, к числу которых относится применение меченых атомов, оптические методы измерения толщины тонких пленок на металлах, определение структуры окисных тенок на металлах и др. Эти методы отличаются большой чувствительностью и пригодны для решения ряда важных теоретических вопросов. [c.351]

    ФОСФАТНЫХ ПЛЕНОК НА МЕТАЛЛАХ ХИМИЧЕ- [c.960]

    РИ ПОЛУЧЕНИИ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК НА МЕТАЛЛАХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ [c.961]

    Существуют и другие методы, по которым определяют способность топлива создавать пленки на металле, прочность этих пленок, адсорбционную способность топлива и т. д. [10, с. 70—72], [54, с. 38—41], [19, 102, 103]. Подавляющее большинство методов разработано для реактивных топлив. Результаты многих лабораторных методов оценки противоизносных свойств топлив дают удовлетворительную корреляцию с поведением топлив в реальных условиях или с испытаниями на реальной топливной аппаратуре [19], [38, с. 25—34], некоторые методы позволяют проводить только частичные сопоставления, поскольку оценивают какую-либо одну характеристику топлива, являющуюся одним из слагаемых в противоизносном действии топлива. Как правило, для лабораторных методов оценки противоизносных свойств топлив требуется не более 2 л топлива, а для нескольких из них — до 100 мл. Ниже рассматриваются некоторые из методов, применяемых для оценки противоизносных свойств реактивных топлив. [c.117]

    Иной механизм предполагается в подавлении процессов электрохимической коррозии. Согласно последним исследованиям [19, 23], противокоррозионные присадки — ингибиторы ржавления, относящиеся к водорастворимым поверхностно-активным веществам, тормозят процессы электрохимической коррозии вследствие смачивания поверхности металла и быстрого вытеснения с нее воды. Присадки, в молекулах которых содержатся атомы с неспаренными электронами, действуют в результате образования на металлах прочных адсорбцион-но-хемосорбционных пленок. Взаимодействие с металлом может протекать как электронодонорное или электроноакцепторное в зависимости от свойств функциональной группы. Предложено в связи с этим делить защитные присадки по механизму их действия на доноры электронов, акцепторы электронов и ингибиторы экранирующего действия [10]. Защитные пленки на металле могут образовывать не только водорастворимые поверхностно-активные соединения, но и полярные вещества, растворимые в углеводородах. В этом случае молекула присадки ориентируется полярной группой к металлу, а растворимой в углеводородах частью — к топливу, обра- [c.182]

    В каких же с.дучаях поверхностные пленки являются устойчивыми, удерживаются на поверхности, образуя плотный слой, и обладают в соответствии с этим защитными свойствами Несомненно, что здесь играют роль многие факторы, и в разных системах различные из них могут быть преобладающими. Работами П, Д. Данкова было установлено, что по крайней мере для окисных пленок на металлах основным фактором служит кристаллохимичсское соответствие структур металлов и пленки. Так, на железе пленка, состоящая из кристаллов окиси железа кубической структуры ( -РегОз), благодаря соответствию этой структуры структуре металла может удерживаться на поверхности, образуя компактный слой и проявляя защитные свойства. При нагреванин же до высокой температуры, вследствие перехода окиси железа в другую модификацию (а-РезОз), защитные свойства пленки исчезают. По той же причине ржавчина, представляющая собой гидратированную окись нелеза (точнее, уРгОз-НгО), образующуюся во влажном воздухе и обладающую ромбической структурой (отличной от железа), не проявляет защитных свойств. [c.378]

    На сохранность пленок на металлах влияет цеЛйи рдц факторов  [c.11]

    Опасными для коррозии арматуры представляются также ионы хлора, разрушающие пассивные пленки на металле и приводящие часто к пит-тинговой коррозии арматуры. [c.53]

    Результаты многочисленных исследований [10, 11, 19, 22, 38, 54, 90—100] позволили установить, что нротивоизносные свойства обуславливаются наличием поверхностно-активных веществ, вязкостью, склонностью к образованию абразивных веществ при химических изменениях (вследствие термических изменений, коррозии и др.). Эти и другие характеристики в совокупности определяют влияние топлива на состояние поверхности контактирую-щихся металлических деталей, изменение тонкой кристаллической структуры и величину пластических деформаций поверхностных слоев металла, образование тонких прочных пленок на металле и т. д. [c.116]

    Это уравнение называют логарифмическим. Соответственно, график, построенный в координатах у — g t + onst) или у — — Ig t (при t > onst) имеет вид прямой линии. Логарифмическое уравнение, впервые полученное Тамманном и Кестером [11], отражает поведение многих металлов (Си, Fe, Zn, Ni, Pb, d, Sn, Mn, Al, Ti, Та) на начальных стадиях окисления. Вначале справедливость этого уравнения ставилась под сомнение. Были сделаны попытки вывести уравнения на основе предположений о существовании специфических свойств оксидов, таких как наличие диффузионных барьеров и градиентов ионной концентрации и других. Эти предположения не получили экспериментального подтверждения. С другой стороны, было показано, что логарифмическое уравнение можно вывести из условия, 4TQ скорость окисления контролируется переходом электронов из металла в пленку продуктов реакции, причем эта пленка имеет пространственный электрический заряд во всем своем объеме [7, 12]. Преобладание заряда, обычно отрицательного, в оксидах вблизи поверхности металла, подобно электрическому двойному слою в электролитах, было установлено экспериментально. Таким образом, любой фактор, изменяющий работу выхода электрона (энергию, необходимую для удаления электрона из металла), например ориентация зерен, изменения кристаллической решетки или магнитные превращения (точка Кюри), изменяет скорость окисления, что и наблюдалось в действительности [13—15. Когда толщина пленки превышает толщину пространственно-заряженного слоя, определяющим фактором обычно становится скорость диффузии или миграции сквозь пленку. При этом начинает выполняться параболический закон, и ориентация зерен или точка Кюри перестают оказывать влияние на скорость окисления. Исходя из этого, можно сказать, что в начальной стадии оксидная пленка на металлах [c.193]

chem21.info

• 
  Пленка для стен
• 
  Печать пленка самоклеющаяся
• 
  Печать на пленку
• 
  Блеск помада пленка
• 
  Стрейч пленка википедия
• 
  Рейтинг пленок пароизоляционных
• 
  Пленка ультравижн отзывы
• 
  Зеркальная хром пленка
• 
  Производство упаковочной пленки
• 
  Фото пленка карбон
• 
  Стрейч пленка техническая