oksidikerroksiin

Oksidikerroksiin viitataan ohuehkoihin pintakerroksiin, jotka muodostuvat materiaalin pinnalle hapen vaikutuksesta. Ne syntyvät sekä metallien että ei-metallien ja puolijohteiden pinnoilla kemiallisista reaktioista, joissa happi sitoutuu toiseen aineeseen. Oksidikerrokset voivat muodostua spontaanisti ilmassa tai veden vaikutuksesta sekä korkeammissa lämpötiloissa, ja niiden koostumus sekä rakenne riippuvat sekä aineesta että ympäristötekijöistä.

Metalleilla oksidikerrokset voivat toimia passivoivina suojakerroksina, jotka estävät edelleen syöpymistä. Esimerkiksi alumiinin ja kromin oksidikerrokset ovat tiheitä ja kiinnittyneitä. Toisaalta raudan oksidikerros (ruoste) on usein huokoista ja edelleen läpäisevää veden ja hapen pääsyyn, mikä mahdollistaa jatkoylläpidetyn korroosion. Joillakin pinnoitteilla oksidikerros on tarkoituksellinen osa toimintaa, kuten puolijohteissa muodostuva SiO2-kerros tai titaanidioksidi (TiO2) pinnoitteissa ja pigmenttivalmistuksessa.

Esimerkkejä ja käyttökohteita ovat alumiinin oksidikerros (Al2O3), joka suojaa metallia hapelta; piidioksidin oksidikerros (SiO2) eristeissä ja puolijohteissa; sekä titaanidioksidi TiO2, jota käytetään pigmentsissa ja suojaavissa pinnoitteissa. Raudan oksidit esiintyvät yleisesti ruostumisessa, mutta niiden rakenne ja paksuus vaikuttavat korroosion etenemiseen ja pinnoitteiden toimivuuteen.

Oksidikerrosten kasvua säätelevät olosuhteet kuten lämpötila, kosteus ja hapen osapaine. Paksuus vaihtelee nanometreistä mikrometreihin ja riippuu aineesta sekä ympäristöstä. Käytännössä oksidikerroksia tutkitaan sen rakenteen ja ominaisuuksien vuoksi muun muassa Passivaatio-käytösten, paksuuden mittauksen sekä elektronisten ja optisten ominaisuuksien arvioinnin takia. Mittauksissa käytetään muun muassa ellipsometriaa, XPS:ää, XRD:tä sekä TEM- tai SEM-analyysiä.