Oksit tabakası türü oksidasyonun hızı ve oksidin metali pasifleştirme eğilimini yorumlama noktasında önemlidir.
Oksit filminin sınıflandırılması oksit ve metal hacimleri ile yapılmaktadır.
- Koruyucu oksit tabakası
- Koruyucu olmayan oksit tabakası olarak iki tip oksit filmi mevcuttur.
Bu yazımızda koruyucu ve koruyucu olmayan oksit tabakaları arasındaki farkları ve hesaplamaları açıklayacağız.
Metaller oksijen ile reaksiyona girerek yüzeyde bir oksit tabakası oluştururlar. Bu reaksiyonda önemli olan, oksidasyonun hızı,tipi ve oksitlenmenin kolaylığıdır.
Oksit tabakasının karakteristiğini belirlemek için Pilling-Bedworth eşitliğinden yararlanılır.
Pilling-Bedworth Eşitliği
Burada; M:Atom ağırlığı P:Yoğunluk n:Oksitteki metal atomu sayısı’dır.
P-B < 1→ Oksit oluştuğu metalden daha küçük bir hacim kaplar. Oksit filmi gözeneklidir. (Örn. Magnezyum(Mg))
P-B = 1 → Oksit hacimleri ve metal hemen hemen eşit ve yapışkan, gözeneksiz ve koruyucu bir film oluşturur.(Örn. Alüminyum(Al) ve Krom(Cr))
P-B > 1 → Oksit metalden büyüktür ve başlangıçta oksit koruyucu bir katman oluşturur. Buna karşın filmin kalınlığı arttığında oksit içinde yüksek basma gerilimleri oluşur. Oksit yüzeyden soyulabilir, taze metal oksitlenmeye devam eder. Fakat bu yenileme sonucu da bir önceki gibi olacaktır.(Örn. Demir(Fe))
Oksit tabakası çeşitleri
Şekil1. Mg, Al ve Fe üzerinde oluşan oksit tabakaları.
- Şekil1.a’da görüldüğü üzere Mg üzerindeki oksit filmi gözenekli ve koruyucu olmayan bir oksit tabakasıdır.
- Şekil1.b’de görüldüğü üzere Al üzerindeki oksit filmi tüm yüzeyi kaplamaktadır ve koruyucu bir tabakadır.
- Şekil1.c’de görüldüğü üzere Fe üzerindeki FeO tabakası tüm yüzeyi kaplasa da oksit tabakasının hızla katılaşması sonucu oluşan gerilmeden dolayı parçacık kopmaları meydana gelmekte ve film koruyucu olmayan bir oksit filmi halini almaktadır.
Yorumlar