Oxidegroei

Oxidegroei is het proces waarbij een oppervlak van een materiaal oxideert, meestal door reactie met zuurstof of andere oxidatoren. Bij metalen ontstaat een oxidefilm op de metaaloppervlakte door oxidatie, vaak bij verhoogde temperatuur of in oxiderende media. De groei van deze oxidefilm wordt in belangrijke mate bepaald door diffusie: oxide- of metaalionen en zuurstof moeten door het reeds gevormde oxide kunnen bewegen, waardoor de film geleidelijk dikker wordt.

Kinetiek en groeimethoden: verschillende regimes komen voor. Bij veel beschermende oxiden geldt een parabolische groeiregel: x^2 ∝ t, wat aangeeft dat de groeisnelheid afneemt naarmate de film dikker wordt en diffusie door het oxide de limiet vormt. Bij minder beschermende oxides kan de groei lineair zijn: x ∝ t, doordat transport langs defecten of poriën sneller plaatsvindt. In sommige gevallen treedt langzamer groei op (logaritmische of verzadigde kinetieken) wanneer passivering zorgt voor een sterk afgenomen reactie.

Beschikbare oxiden: beschermende oxides zoals alumina (Al2O3) op aluminium en chroomoxide (Cr2O3) op staaloppervlakken leveren vaak goede corrosiebescherming doordat ze dun en stevig hechten. Onbeschermende oxiden kunnen spalling veroorzaken en bieden minder bescherming.

Factoren: temperatuur, druk van zuurstof, legeringselementen, microstructuur en spanningen beïnvloeden groeisnelheid en filmkwaliteit. Mechanische spanningen, krassen en defecten kunnen leiden tot kruipende of spallatie van oxidefilms.

Toepassingen: begrip van oxidegroei is cruciaal voor corrosiebescherming, passivering van staal, keramische en halfgeleiderlagen, en high-temperature toepassingen.

Zie ook: oxidatie, corrosie, Wagner-model, Cabrera–Menton-model, passiviteit.