Что такое оксидная пленка
Оксидная плёнка
Оксидная плёнка — плёнка на поверхности металла или полупроводника, образующаяся при определенных условиях в воздухе или слегка окислительной среде и состоящая из окислов (оксидов) этого материала. Толщина оксидных плёнок может варьироваться от нескольких диаметров молекул до нескольких десятков миллиметров.
Типы оксидных пленок
Способы получения
Образующиеся оксидные плёнки часто играют защитную роль (пассивирование) для основного объёма металла или полупроводника, на котором они образовались.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Оксидная плёнка» в других словарях:
оксидная плёнка — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN oxide film … Справочник технического переводчика
оксидная плёнка — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas
защитная оксидная плёнка — apsauginis oksido sluoksnis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. field oxide film; protective oxide layer vok. Feldoxidschicht, f; Oxidschutzschicht, f rus. защитная оксидная плёнка, f; защитный слой оксида, m pranc. couche d… … Radioelektronikos terminų žodynas
защитная оксидная плёнка — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN protective oxide film … Справочник технического переводчика
Плёнка — В Викисловаре есть статья «плёнка» Плёнка Фотоплёнка Киноплёнка Пленка полиэтиленовая … Википедия
окисная плёнка — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas
плёнка окиси — oksido plėvelė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. oxide film; oxide skin vok. Oxidationfilm, m; Oxidfilm, m; Oxidhaut, f rus. окисная плёнка, f; оксидная плёнка, f; плёнка окиси, f pranc. film d’oxyde, m; pellicule d’oxydation, f;… … Fizikos terminų žodynas
Oxide film — Оксидная плёнка … Краткий толковый словарь по полиграфии
Пароводокислородная очистка и пассивация — (ПВКО и П) технология очистки металла внутренних поверхностей пароводяного тракта котла с улучшением ее качества и широким применением ее для другого теплосилового оборудования электростанций, в том числе деаэратора и трубопроводов… … Википедия
Конденсатор электрический — система из двух или более электродов (обкладок), разделённых диэлектриком (См. Диэлектрики), толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок; такая система электродов обладает взаимной электрической ёмкостью (См. Электрическая… … Большая советская энциклопедия
Коррозионная стойкость металлов зависит от наличия на их поверхности защитной окисной плёнки. Естественные окисные плёнки не всегда обладают защитными свойствами, поэтому на поверхности металлов создают искусственные окисные плёнки. Такие плёнки можно получать различными путями.
Искусственные окисные плёнки толще естественных и могут достигать нескольких сотых и даже десятых миллиметра; защитные свойства плёнок зависят от их пористости (от величины и числа пор). Состояние поверхности защит
ных плёнок также имеет значение: смазки лучше пристают и удерживаются на шероховатых плёнках, чем на гладких; они закупоривают поры и улучшают коррозионную стойкость покрытого металла. Хорошие результаты достигаются смазыванием плёнки при высокой температуре (проварка в смазках); жидкая смазка лучше проникает в поры, которые могут образоваться в защитной плёнке, и, охлаждаясь, закупоривает их.
Поверхность изделия перед оксидированием должна быть соответствующим образом подготовлена. Удаляются все окислы, ржавчина, загрязнения, смазка и пр., что достигается травлением в кислотах, вываркой в растворах щелочей, а иногда обработкой в электролитических ваннах.
Воронением называется покрытие поверхности металла слоем окислов железа, главным образом магнитной окисью железа, окрашивающей металл в синий или чёрный цвет.
Рецептов и способов воронения очень много. При чёрном воронении (по методу Руффингтона) стальные детали опускают на несколько секунд в расплавленную смесь селитры и двуокиси марганца. Синее воронение получается при погружении в расплавленную селитру. При опускании нагретых до 600° изделий в масло на них образуются грубые плёнки.
Обработка водяным паром при высоких температурах (600-900°) теперь почти не применяется.
В настоящее время наиболее широко применяется щелочное оксидирование — способ воронения, при котором стальные изделия обрабатываются в концентрированных растворах едкой щёлочи с добавками различных окислителей.
Несмотря на то, что первые щелочные оксидировочные ванны у нас были предложены в 1929—1930 гг. («Ситоксид», «Бартоксид» и др.) и на первых порах имели большие недостатки, щелочное оксидирование нашло широкое применение в промышленности. В табл. 16 приведены основные рецептуры ванн, применяющихся на различных заводах.
Таблица 16. Ванны для щелочного оксидирования
| № | Наименование способа, завод или автор; цвет пленки покрытия | Состав ванны | Условия покрытия | Особенности технологии | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Наименование компонента или химическое обозначение | Содержание в г | Температура в °С в начале/ в конце покрытия | Время выдержки в ванне в минутах | |||
| 1 | Способ завода им. Киркиж. Чёрное ровное покрытие | Вода | 1000 | 135-138 / 143-146 | 90 | Через 20— 40 минут промывка и протирка. Лёгкий налёт окислов железа удаляют протиранием |
| NaOH3 | 600-700 | |||||
| NaNO3 или NaNO2 (можно применять соли калия и заменять окислители друг другом) | 150-200 | |||||
| 2 | Способ лаборатории завода № 74 Интенсивно-чёрная, сплошная плёнка | Вода | 1000 | 138-140 | 90 | |
| NaOH | 450-500 | |||||
| NaNО3 | 450-500 | |||||
| 3 | Способ Краузе. Чёрное матовое покрытие | Вода | 1000 | 156 | 10 | После оксидирования 5 минут промывать в кипящей воде |
| NaOH | 1500 | |||||
| Na0N3 | 30 | |||||
| 4 | Способ Иваненко (завод ГОМЗ). Ровное коричневатое, матовое покрытие | А. Вода | 1000 | 150-175 | 10…15 | Оксидирование в трех ваннах А, Б и В последовательно с промежуточными промывками в холодной воде |
| NaOH | 1500-2000 | |||||
| Б. Вода | 1000 | 133-137 | 10….15 | |||
| NaOH | 900 | |||||
| NaN03 | 150 | |||||
| В. Вода | 1000 | 148-154 | 120-150 | |||
| NaOH | 1800 | |||||
| NaN03 | 135 |
Оксидная пленка
Дефект в виде металлического оксидного слоя на поверхности металла
Смотреть что такое «Оксидная пленка» в других словарях:
оксидная пленка — [oxide film] пленка, образующаяся на поверхности металлов или сплавов, состоящая преимущественно из оксидов металла. Наличие плотной оксидной пленки на многих металлах (например, Al, Ti и др.) предохраняет их от коррозии. Смотри также: Пленка… … Энциклопедический словарь по металлургии
Оксидная плёнка — Оксидная плёнка плёнка на поверхности металла или полупроводника, образующаяся при определенных условиях в воздухе или слегка окислительной среде и состоящая из окислов (оксидов) этого материала. Толщина оксидных плёнок может варьироваться… … Википедия
Пленка — [film]: Смотри также: эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка полимерная пленка … Энциклопедический словарь по металлургии
эпитаксиальная тонкая пленка — [thin epitaxial film] пленка, когерентно или частично когерентная граничащим кристаллическим материалом, на котором она формируется. Эпитаксиальная тонкая пленка широко используется в микроэлектронике, в устройствах вычислительной техники и т. п … Энциклопедический словарь по металлургии
аморфная тонкая пленка — [thin amorphous film] пленка толщиной от 10 3 до нескольких микрометров в аморфном состоянии при комнатной температуре, характеризующимся отсутствием дальнего порядка в расположением атомов. Аморфную тонкую пленку обычно получают из аморфных… … Энциклопедический словарь по металлургии
полимерная пленка — [polymer film] сплошной ≤ 0,3 мм слой полимерZов. Более толстые слои полимеров называют листами или пластинами. Полимерную пленку производят из природных, искусственных и синтетических полимеров. Наиболее распространены полимерные пленки из… … Энциклопедический словарь по металлургии
магнитная тонкая пленка — [thin magnetic film] пленка из ферромагнитного металла или сплава; используется для логических элементов и ячеек памяти в ЭВМ. Смотри также: Пленка эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка … Энциклопедический словарь по металлургии
Амальгама — (Amalgams) Определение амальгамы, получение и применение, функции амальгамы Информация об амальгаме, получение и применение амальгамы, состав и функции сплава Содержание Содержание Определение Свойства Получение Применение в стоматологии функции… … Энциклопедия инвестора
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… … Энциклопедия Кольера
Пароводокислородная очистка и пассивация — (ПВКО и П) технология очистки металла внутренних поверхностей пароводяного тракта котла с улучшением ее качества и широким применением ее для другого теплосилового оборудования электростанций, в том числе деаэратора и трубопроводов… … Википедия
оксидная пленка
Смотреть что такое «оксидная пленка» в других словарях:
Оксидная пленка — 6. Оксидная пленка Дефект в виде металлического оксидного слоя на поверхности металла Источник: ГОСТ 1583 93: Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Оксидная плёнка — Оксидная плёнка плёнка на поверхности металла или полупроводника, образующаяся при определенных условиях в воздухе или слегка окислительной среде и состоящая из окислов (оксидов) этого материала. Толщина оксидных плёнок может варьироваться… … Википедия
Пленка — [film]: Смотри также: эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка полимерная пленка … Энциклопедический словарь по металлургии
эпитаксиальная тонкая пленка — [thin epitaxial film] пленка, когерентно или частично когерентная граничащим кристаллическим материалом, на котором она формируется. Эпитаксиальная тонкая пленка широко используется в микроэлектронике, в устройствах вычислительной техники и т. п … Энциклопедический словарь по металлургии
аморфная тонкая пленка — [thin amorphous film] пленка толщиной от 10 3 до нескольких микрометров в аморфном состоянии при комнатной температуре, характеризующимся отсутствием дальнего порядка в расположением атомов. Аморфную тонкую пленку обычно получают из аморфных… … Энциклопедический словарь по металлургии
полимерная пленка — [polymer film] сплошной ≤ 0,3 мм слой полимерZов. Более толстые слои полимеров называют листами или пластинами. Полимерную пленку производят из природных, искусственных и синтетических полимеров. Наиболее распространены полимерные пленки из… … Энциклопедический словарь по металлургии
магнитная тонкая пленка — [thin magnetic film] пленка из ферромагнитного металла или сплава; используется для логических элементов и ячеек памяти в ЭВМ. Смотри также: Пленка эпитаксиальная тонкая пленка оксидная пленка аморфная тонкая пленка … Энциклопедический словарь по металлургии
Амальгама — (Amalgams) Определение амальгамы, получение и применение, функции амальгамы Информация об амальгаме, получение и применение амальгамы, состав и функции сплава Содержание Содержание Определение Свойства Получение Применение в стоматологии функции… … Энциклопедия инвестора
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… … Энциклопедия Кольера
Пароводокислородная очистка и пассивация — (ПВКО и П) технология очистки металла внутренних поверхностей пароводяного тракта котла с улучшением ее качества и широким применением ее для другого теплосилового оборудования электростанций, в том числе деаэратора и трубопроводов… … Википедия
Способы нанесения защитных покрытий
Одним из способов защиты металла от коррозии является создание на нём защитного покрытия.
По используемому материалу защитные покрытия делятся на металлические, неметаллические и химические.
Первые два осуществляются путём погружения изделия в расплавленный металл, гальваническую ванну, простой окраской его или другими способами.
К химическим защитным способам защиты металла относятся: пассивирование, фосфатирование, оксидирование. В литературе выделяют также химическое окрашивание металла. Химическим способом можно наносить покрытия в жидкой, пастообразной или газообразной среде при различных температурах.
Разнообразие методов покрытия видно из схемы классификации их, приведённой на рисунке.
Рассмотрим более подробно наиболее удобные для «домашних» условий способы нанесения защитно — декоративных покрытий металла.
Оксидирование стали и цветных металлов
Оксидирование стали
Оксидные пленки на железе и его сплавах могут быть получены термическим, химическим и электрохимическим способами.
Термический способ заключается в нагреве деталей на воздухе или в среде водяного пара. При этом на поверхности металла образуется пленка толщиной до 3 мкму которая в зависимости от состава металла и режима оксидирования имеет различную окраску.
Для получения на углеродистой стали защитно-декоративных пленок черного цвета погружают нагретые до 450-470°С детали в льняное масло, повторяя эту операцию несколько раз.
Пленки черного цвета получаются при обработке деталей в смеси (расплаве, без добавления воды), состоящей из 4 частей едкого натра и 1 части нитрита натрия, при температуре 250-350° С. Синяя окраска пленок получается при оксидировании в смеси, содержащей 55% нитрита натрия и 45% нитрата натрия.
Термический способ применяется для оксидирования инструмента и некоторых мелких деталей.
Для получения защитно-декоративных пленок наиболее широко используется химический способ оксидирования в щелочных и бесщелочных растворах.
В первом случае обработка стали производится в горячем концентрированном растворе щелочи, содержащем окислители. Образующаяся пленка состоит в основном из магнитной окиси железа Fe304.
Бесщелочной рабочий раствор содержит фосфорную кислоту и окислители — азотнокислые соли кальция, бария. Формирующаяся в нем фосфатно-окисная пленка состоит из фосфатов, окиси железа и металла, азотнокислая соль которого добавляется к раствору. Толщина ее достигает 3—4 мкм. Такие пленки отличаются большей механической стойкостью и лучшей защитной способностью, чем оксидные слои, полученные в щелочных растворах.
Бесщелочное оксидирование ведут при более низкой температуре, что позволяет упростить конструкцию ванн. Продолжительность процесса по сравнению со щелочным способом уменьшается в 2-3 раза. Оксидно-фосфатный слой может служить хорошим грунтом под лакокрасочные покрытия. Он используется также для декоративной отделки и защиты от коррозии изделий из углеродистых и легированных сталей, а также из цинка и его сплавов.
Электрохимическое оксидирование производится обработкой изделий на аноде в щелочном растворе. Процесс идет при более низкой температуре и требует меньшего расхода химикатов, чем при химическом оксидировании. Пленки получаются черного цвета с синим оттенком, более стойкие против коррозии. Для осуществления способа требуются дополнительные затраты на питание ванн постоянным током и специальные подвесные приспособления для загрузки обрабатываемых деталей в ванну.
Оксидирование алюминия и его сплавов.
Наиболее простым и надежным способом защиты алюминия и его сплавов от коррозии является оксидирование — процесс получения на поверхности металла оксидных пленок в результате химической или электрохимической обработки.
Химическое оксидирование используется для защиты изделий от коррозии и для получения грунта под лакокрасочные покрытия. Толщина оксидных пленок, полученных химическим путем, составляет 0,5-3 мкм. Пленки отличаются малой механической прочностью и поэтому неприменимы в тех случаях, когда требуется повышенная твердость или износостойкость.
К химическим способам относится обработка алюминия в слабощелочном растворе хроматов или в растворе, содержащем наряду с хроматами фосфорную кислоту и соединения фтора, однако они легко истираются и разрушаются от действия горячей воды и горячего воздуха. Большей механической прочностью характеризуются пленки, полученные в фосфорнокислом растворе. Толщина их достигает 3—4 мкм. Они окрашены в светло-зеленый цвет. Оксидно-фосфатные пленки являются хорошим грунтом для лакокрасочных покрытий, но и в отсутствии их защищают алюминий от коррозии. Тонкие, но плотные пленки, характеризующиеся низким электросопротивлением, получают обработкой алюминия в растворе, содержащем хроматы и фториды в малых концентрациях.
Преимуществом химических способов оксидирования алюминия являются малая продолжительность процесса, простота его выполнения, несложность оборудования, что положительно сказывается на экономических показателях.
Электрохимическое оксидирование алюминия требует использования источников тока для питания ванны, но даёт исключительно высокие качества получаемых оксидных пленок, по- этому наиболее распространено в производстве.
Фосфатирование стали и цветных металлов
Процесс фосфатирования заключается в образовании на поверхности металла пленки нерастворимых в воде фосфорнокислых солей марганца и железа или цинка и железа. Размеры деталей при фосфатировании меняются незначительно, так как наряду с ростом фосфатного слоя происходит уменьшение толщины металла за счет его травления.
Фосфатный слой обладает рядом ценных свойств, которые определяют область применения фосфатирования. Он устойчив в атмосферных условиях, в смазочных маслах и органических растворителях; разрушается в кислотах и щелочах. Фосфатная пленка характеризуется высокой адгезионной способностью и высоким электросопротивлением. Ее недостатком является малая механическая прочность и эластичность и низкая стойкость против механического истирания.
Наиболее широко фосфатирование применяется для защиты изделий от коррозии. Защитные свойства фосфатных пленок на стали выше, чем пленок, полученных химическим оксидированием в щелочных растворах. Пропитка маслами, консистентными смазками или лаками значительно повышает коррозионную стойкость.
Фосфатированию можно подвергать углеродистые и низколегированные стали, чугун, некоторые цветные и легкие металлы: алюминий, магний, цинк, кадмий. Высоколегированные стали фосфатируются с трудом и дают пленки более низкого качества. Фосфатные пленки на алюминии и магнии являются менее надежной защитой этих металлов от коррозии, чем пленки, полученные анодным оксидированием.
В промышленности используется химическое и электрохимическое фосфатирование стали и цветных металлов.
Пассивация металла
Одним из эффективных методов защиты поверхности металла от воздействия коррозии является обработка поверхности с помощью специальных химических растворов. При их взаимодействии с металлом протекает химическая реакция, в результате которой на поверхности образуется нейтральное (пассивное) соединение способное противостоять протеканию коррозийных процессов. Такая обработка называется пассивация металла. После завершения этого процесса на поверхности образуется оксидная плёнка. Она обладает химическими свойствами не вступать в реакцию окисления и тем самым предотвращает разрушение не только поверхностного слоя, но и всей детали. Наиболее распространён этот вид обработки для стали, алюминия, никеля, меди и их сплавов.
Для проведения пассивации применяют различные кислоты. Чаще всего создаётся раствор на основе азотной кислоты. Именно созданные соли на основе этой кислоты создают на поверхности стали защитную плёнку с высокими защитными характеристиками.
Технология проведения пассивации цветных металлов практически не отличается от технологии обработки стали. Основным отличием является состав применяемых растворов. Например, для обработки алюминия, меди, никеля применяют хроматы калия и натрия или хромовый ангидрид. Ускорения процесса обработки осуществляется при добавлении в состав раствора различных солей и кислот. Пассивация меди производится в растворах серной кислоты, обработка поверхности меди производится в растворе фосфорной кислоты, цинка и кадмия в растворах соляной и азотной кислоты.
Удаление пассивной пленки происходит при погружении пластинки в разбавленную кислоту или при соприкосновении с ней раствора соли менее электроотрицательного металла (медь, цинк, олово, висмут, свинец).
Важным моментом для получения качественной плёнки при пассивации является финишная обработка. Во всех случаях необходимо после извлечении детали из ванны с раствором качественно её промыть. Это необходимо для того, чтобы прекратить процесс пассивации. После тщательной промывки рекомендуется просушить готовую деталь.