CROISSANCE ISOTHERME DE L'ÉPAISSEUR TOTALE
Si nous représentons sur un graphique (fig. 14), les courbes donnant les variations de l’épaisseur des pellicules formées aux températures de 7000, 800,
Éparss eur en p
(o) 10 20 heures d'oxyda/ion
Fig. 14, — Courbes de croissance isotherme de l'épaisseur de la pellicule à 700°, S00c et 900
RAMAOUE
9000 et 9500 en fonction du temps, nous obtenons, pour les trois premières températures, des courbes ayant une allure nettement parabolique dans tout l'intervalle de temps exploré (jusqu'à 18 heures). Seule, la courbe correspondant à la température de 9500 présente une anomalie : elle ne présente l'allure parabolique que pendant quelques heures; l'épaisseur croît ensuite beaucoup moins vite que ne le laissait supposer la loi amorcée au début. Pour des durées d’oxydation supérieures à 5 heures, à des températures supérieures à 9500, la formation de la cavité et la scission de la pellicule en deux parties distinctes rendent très incertaines les mesures de l'épaisseur; nous nous sommes donc abstenus de tracer les isothermes correspondantes.
Les isothermes obtenues ayant une allure parabolique, il est commode, pour trouver la loi du phénomène, de construire les transformées logarithmiques des courbes précédentes. Si l’on porte en abcisses le logarithme du temps f et en ordonnées le logarithme de l’épaisseur e, on obtient, à 7000, 8000, et 9000, pour des durées d’oxydation comprises entre 1 h. et 18 h. des droites parallèles
(fig. 15).
t log (fen m)! een y log e log k 5 m. 0,698897 O7 1,56820 2,43743 15 m. 1,17609 80 1,90309 2,63009 30 m. 1,47712 133 212385 | 2,97058 1 h. 1,77815 2157 2,33646 |! 2,89577 21, ai) 2,17609 3067 | 2,96467 | 2,95325 5h 2,47712 539 2,73159 2,98606 tOnnh: DNS 774 2,88874 2,99933 18 h. 3,03342 948 2,97681 | 2,92020 A 8000.
t log ({ en m) een log e log k 15 m. 1,17609 64 | 1,80618 | 2,43627 D ie 1,77815 141 Me211922 | 2,52029 20h30 2,17609 223 2,34830. 12 52051 5 h. 2,47712 290 | 2,46240 | 2,44768 Sh20 2,69897 395 2,59660 2,49423 16 h. 20 | 2,99123 547 | 2,13799 | 2,48475 | |
Hog ({ en m) een x log e log À 15 m. 1,17609 20 1,30103 | 1,42595 1h. | 1,77815 41 1,61278 1,44741 2 h. 30 | 2,17609 69 1,83885 | 1,50161 5 h. 2,47712 106 2,02531 1,57350 8 h. 50 | 2,72428 | 160 2,20412 | 1,67396 5 h 15000006 142 182 |. 2,26007-*| 1,55872
Le coefficient angulaire des droites parallèles ainsi obtenues est, aux erreurs d'expériences près, égal à 0,5 (0,54 à 7000, 0,48 à 8000, 0,48 à 9000).
log €
1 2 3 /og/
Fig. 15. — Transformées logarithmiques des couches de croissance isotherme de l’épaisseur de la pellicule à 7000, 800° et 900.
Nous pouvons donc écrire la loi de variation de l’épaisseur de la pellicule en fonction du temps sous la forme :
log e = à log k + 08 l OU:
CAT e?
relation proposée par PiLLiNG et BEDWORTH dans le cas des oxydes compacts
PAP) Lans
Cette relation exprime le fait que la vitesse de croissance de la pellicule à un instant donné est inversement proportionnelle à l'épaisseur de la pellicule à cet instant : l ARR CSSS Cela signifie que la croissance de la pellicule est conditionnée par la vitesse relative de diffusion de l'oxygène et du métal à travers les oxydes qui la constituent. Rappelons qu'il s’agit principalement d’une diffusion du fer à travers la pellicule et non pas seulement d’une diffusion de l’oxygène.
Il est logique que nous n’obtenions pas à une température supérieure à 9000 une loi parabolique comme aux températures inférieures à 9000. Comme nous l'avons vu dans la première partie, le fer cesse en effet pratiquement de diffuser à travers la pellicule à partir du point A;,, et la structure de la pellicule diffère complètement de ce que l’on observe au-dessous de ce point.
Les résultats obtenus pour l’épaisseur totale sont en accord avec les études cinétiques globales antérieures citées précédemment.
$ 2. — CROISSANCE ISOTHERME DE LA COUCHE DE FeO
Nous avons vu plus haut qu’au-dessous de 9000, c’est la couche de FeO qui constitue la majeure partie de la pellicule d’oxydation. Il est donc logique de penser que dans ce cas, c’est la croissance de la couche de FeO qui impose son allure à la loi de croissance de la pellicule entière.
Eparsseur en k
10 20 heures.
8 d'oxydal ion Fig. 16. — Courbes de croissance isotherme de l’épaisseur de la couche
de FeO à 700°, S00° et 9000.
