Poměr Pilling – Bedworth - Pilling–Bedworth ratio - Wikipedia

The Poměr Pilling – Bedworth (Poměr P – B), v koroze kovů, je poměr objemu elementární buňka oxidu kovu na objem elementární buňky odpovídajícího kovu (ze kterého je oxid vytvořen).

Na základě poměru P – B lze posoudit, zda to kov pravděpodobně bude pasivovat v suchém vzduchu vytvořením ochranné oxidové vrstvy.

Definice

Poměr P – B je definován jako:^[1]

${ displaystyle mathrm {R_ {PB} = { frac {V_ {oxid}} {V_ {metal}}} = { frac {M_ {oxid} cdot rho _ {metal}} {n cdot M_ {metal} cdot rho _ {oxid}}}}}$

kde:

• ${ displaystyle R_ {PB}}$ - Poměr Pilling – Bedworth
• ${ displaystyle M}$ – atomový nebo molekulová hmotnost
• ${ displaystyle n}$ - počet atomů kovu na molekulu oxidu
• ${ displaystyle rho}$ - hustota
• ${ displaystyle V}$ – molární objem

Dějiny

N.B. Pilling a R.E. Bedworth^[2] navrhl v roce 1923, že kovy lze rozdělit do dvou kategorií: ty, které tvoří ochranné oxidy, a ty, které nemohou. Připisovali ochrannou vrstvu oxidu objemu, který oxid bere ve srovnání s objemem kovu použitého k výrobě tohoto oxidu v procesu koroze v suchém vzduchu. Oxidová vrstva by byla nechráněná, pokud je poměr menší než jednota, protože film, který se tvoří na kovovém povrchu, je porézní a / nebo prasklý. Naopak, kovy s poměrem vyšším než 1 mají tendenci být ochranné, protože tvoří účinnou bariéru, která brání plynu v další oxidaci kovu.^[3]

aplikace

Schéma struktury oxidu a poměr Pilling-Bedworth.

Na základě měření lze zobrazit následující připojení:

• R_PB <1: oxidová potahová vrstva je příliš tenká, pravděpodobně rozbitá a neposkytuje žádný ochranný účinek (například hořčík )
• R_PB > 2: oxidový povlak se odštěpuje a neposkytuje žádný ochranný účinek (příklad žehlička )
• 1 PB <2: oxidový povlak je pasivující a poskytuje ochranný účinek proti další povrchové oxidaci (příklady hliník, titan, chrom -obsahující oceli ).

Výjimek z výše uvedených pravidel poměru P-B je však mnoho. Mnoho výjimek lze přičíst mechanismu růstu oxidu: základním předpokladem v poměru P-B je, že kyslík musí difundovat přes vrstvu oxidu na kovový povrch; ve skutečnosti je to často kovový iont, který difunduje na rozhraní oxid-vzduch.^{[Citace je zapotřebí ]}

Poměr P-B je důležitý při modelování oxidace trubek pro opláštění jaderného paliva, které jsou obvykle vyrobeny ze slitin zirkonia, protože určuje, kolik z opláštění je spotřebováno a oslabeno v důsledku oxidace. Poměr P-B slitin zirkonia se může pohybovat mezi 1,48 - 1,56^[4], což znamená, že oxid je objemnější než spotřebovaný kov.

Hodnoty

Reference