oxidatiefilms

Oxidatiefilms zijn dunne lagen oxide die ontstaan op het oppervlak van materialen door oxidatie. Ze komen vooral voor op metalen en halfgeleiders en kunnen zowel beschermend als functioneel zijn. Een beschermende oxidefilm kan corrosie vertragen, terwijl een poreuze of slecht hechtende film juist degradatie kan bevorderen. De eigenschappen hangen af van dikte, samenstelling en structuur.

Oxidatiefilms ontstaan via chemische reacties aan het oppervlak en kunnen zich verder uitbreiden door diffusie van zuurstof en metaalionen. Sommige oxidefilms vormen een stabiele, passieve laag die de onderliggende reacties verhindert; andere zijn porieus en laten agressieve ionen door. Typische oxiden zijn Al2O3, SiO2, TiO2, Fe2O3 en Cr2O3. Dikte ligt meestal in het nanometerbereik; systemen kunnen amorf of kristallijn zijn, afhankelijk van materiaal en oxidatieomstandigheden.

Eigenschappen zoals hechting, doorlaatbaarheid en chemische stabiliteit bepalen de toepasbaarheid. Oxidefilms worden in talrijke sectoren ingezet: als passivering en corrosiebescherming op metalen, als isolerende of dielectric lagen in elektronica en als antireflectie- of katalytische oppervlakken in optica en chemie. De productie en karakterisering van oxidefilms vinden plaats met technieken zoals XPS, ellipsometrie, TEM en AFM, die samenstelling, dikte en structuur opleveren.

Beheer en controle gebeuren door anodisatie, thermische oxidatie of passivatiebehandelingen, en door legeringen die een beschermende oxide bevorderen (bijvoorbeeld met Cr of Al). Uitdagingen zijn onder meer spanningsopbouw, delaminatie en kwetsbaarheid voor vocht en chloride-ionen, vooral onder blootstelling aan wisselende omstandigheden.