ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
20
1. Механизм образования оксидных слоев на металлах
Рост анодных оксидных пленок можно рассматривать исходя из пред-
ставлений об ионной проводимости оксида при высокой напряженности
поля, усложненной процессами, происходящими на границах раздела
" металл - оксид" и " оксид - электролит". Ионная проводимость в твердых
телах связана с движением дефектов в кристаллической решетке . Такими
дефектами могут быть анионные и катионные вакансии и междоузловые
ионы.
Так как для большинства вентильных металлов ионный радиус ка -
тиона металла меньше, чем ионный радиус аниона кислорода , то
протекание ионного тока рассматривается исходя из движения ионов
металла через оксид. Однако такая же форма уравнений сохраняется в ли -
тературе для описания движения любых дефектов.
При анодном включении вентильного металла в электролитической
ячейке на его поверхности образуется тонкий оксидный слой, который
разделяет металл и электролит. Увеличение толщины слоя возможно ; при
условии, что образовавшаяся пленка проницаема для ионов металла / или
кислорода / и не препятствует реакции между ними.
Вервеем, Кабрерой и Моттом процесс образования оксидных слоев на
металлах рассматривался исходя из предположения, что ионы металла
могут выходить в оксидный слой, преодолевая на границе раздела "металл
- оксид" потенциальный барьер. Энергетическая схема для иона металла ,
переходящего в оксидный слой, по представлениям этих авторов,
приведена на рис. 1. Положение Р характеризует энергию иона в металле , а
положение Q - в междоузлиях оксидного слоя.
При обычных температурах и в отсутствие электрического поля
тепловое движение не может перебросить сколько -нибудь значительного
количества ионов из металла в оксидный слой. Вследствие этого , если к
ячейке не приложено напряжение, возрастание толщины оксидного слоя
невозможно .
Рис. 1. Схема потенциальной энергии иона металла вблизи
границы «металл- оксидный слой»
При наложении напряжения в оксидном слое появляется электри-
ческое поле , которое понижает высоту барьера на величину aEq, где Е -
напряженность поля , q - заряд иона, а - половина ширины барьера.
20
1. М еханизм об разования ок сид ны х слоевна металлах
Ро ста но дных о кси дных пле но к мо ж но р а ссма тр и ва тьи сх о дя и з пр е д-
ста вле ни й о б и о нно й пр о во ди мо сти о кси да пр и высо ко й на пр яж е нно сти
по ля, усло ж не нно й пр о це сса ми , пр о и сх о дящ и ми на гр а ни ца х р а зде ла
"ме та лл - о кси д" и " о кси д - эле ктр о ли т". И о нна я пр о во ди мо сть в тве р дых
те ла х связа на с дви ж е ни е м де фе кто в в кр и ста лли че ско й р е ш е тке . Т а ки ми
де фе кта ми мо гут б ыть а ни о нные и ка ти о нные ва ка нси и и ме ж до узло вые
и о ны.
Т а к ка к для б о льш и нства ве нти льных ме та лло в и о нный р а ди ус ка -
ти о на ме та лла ме ньш е , че м и о нный р а ди ус а ни о на ки сло р о да , то
пр о те ка ни е и о нно го то ка р а ссма тр и ва е тся и сх о дя и з дви ж е ни я и о но в
ме та лла че р е з о кси д. Одна ко та ка я ж е фо р ма ур а вне ни й со х р а няе тся в ли -
те р а тур е для о пи са ни я дви ж е ни я лю б ых де фе кто в.
П р и а но дно м вклю че ни и ве нти льно го ме та лла в эле ктр о ли ти че ско й
яче йке на е го по ве р х но сти о б р а зуе тся то нки й о кси дный сло й, ко то р ый
р а зде ляе тме та лл и эле ктр о ли т. У ве ли че ни е то лщ и ны сло я во змо ж но ; пр и
усло ви и , что о б р а зо ва вш а яся пле нка пр о ни ца е ма для и о но в ме та лла / и ли
ки сло р о да / и не пр е пятствуе тр е а кци и ме ж ду ни ми .
В е р ве е м, Ка б р е р о й и М о тто м пр о це сс о б р а зо ва ни я о кси дных сло е в на
ме та лла х р а ссма тр и ва лся и сх о дя и з пр е дпо ло ж е ни я, что и о ны ме та лла
мо гутвых о ди тьв о кси дный сло й, пр е о до ле ва я на гр а ни це р а зде ла "ме та лл
- о кси д" по те нци а льный б а р ье р . Э не р ге ти че ска я сх е ма для и о на ме та лла ,
пе р е х о дящ е го в о кси дный сло й, по пр е дста вле ни ям эти х а вто р о в,
пр и ве де на на р и с. 1. П о ло ж е ни е Р х а р а кте р и зуе тэне р ги ю и о на в ме та лле , а
по ло ж е ни е Q - в ме ж до узли ях о кси дно го сло я.
П р и о б ычных те мпе р а тур а х и в о тсутстви е эле ктр и че ско го по ля
те пло во е дви ж е ни е не мо ж е тпе р е б р о си ть ско лько -ни б удь зна чи те льно го
ко ли че ства и о но в и з ме та лла в о кси дный сло й. В сле дстви е это го , е сли к
яче йке не пр и ло ж е но на пр яж е ни е , во зр а ста ни е то лщ и ны о кси дно го сло я
не во змо ж но .
Р и с. 1. Сх е ма по те н ц и а льн о й эн е р ги и и о на ме та лла вб ли зи
гр а н и ц ы « ме та лл-о кси дн ый сло й »
П р и на ло ж е ни и на пр яж е ни я в о кси дно м сло е по являе тся эле ктр и -
че ско е по ле , ко то р о е по ни ж а е т высо ту б а р ье р а на ве ли чи ну aEq, где Е -
на пр яж е нно сть по ля, q- за р яд и о на , а - по ло ви на ш и р и ны б а р ье р а .
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- …
- следующая ›
- последняя »
