Internal Oxidation of the Cu-Se Alloys

Oxidación interna de las aleaciones Cu-Se

El objetivo de nuestra investigación era realizar el cálculo termodinámico de todas las reacciones posibles en el sistema Cu-Se-O y explicar el mecanismo de oxidación en diversas condiciones. Para dicho estudio, se realizó un modelo de cobre con una única inclusión y aleación con 1,65 % en peso de Se. En función del tiempo, la oxidación ha tenido lugar a dos temperaturas diferentes y a dos presiones parciales de oxígeno. Las muestras oxidadas se han investigado mediante ATD y microscopía óptica y electrónica (MEB).

INTRODUCCIÓN

La influencia de las diferentes atmósferas en las reacciones en las que la composición química de los materiales está cambiando debido a la oxidación es muy significativa. El selenio en las aleaciones Cu-Se está presente en solución sólida o en forma de compuesto (Cu₂Se) respectivamente, pero sin embargo su solubilidad en el cobre sólido es insignificante. La oxidación de estas aleaciones se produce si la presión parcial de oxígeno es suficientemente alta.

Además de la oxidación superficial de las aleaciones, también se está produciendo una oxidación interna, muy diferente a la de otras aleaciones bifásicas [1-6]. La oxidación de la superficie comienza a oxidarse con la formación de la capa continua de óxido de cobre. Mediante el control de la presión parcial de oxígeno se puede evitar dicha oxidación superficial (por ejemplo, calentando la muestra en la mezcla en polvo de Cu₂O y Cu). La tasa de oxidación interna depende de la difusión de oxígeno en el metal y obedece a la ley parabólica.

El propósito de nuestra investigación fue realizar los cálculos termodinámicos de todas las reacciones posibles en el sistema Cu-Se-O y establecer el mecanismo de oxidación en varias condiciones. Para la investigación del proceso de oxidación se utilizó un modelo cilíndrico de la aleación Cu-S con una sola inclusión de seleniuro de cobre y la aleación con 1,65 wt. Se prepararon % Se. Las muestras oxidadas han sido examinadas por DTA (análisis térmico diferencial), microscopía óptica y electrónica.

TEÓRICO

La termodinámica de la oxidación se puede aplicar para establecer las condiciones de la superficie o de la oxidación interna respectivamente. La oxidación del metal o de la aleación se produce si las energías libres de formación de óxidos son negativas y si la presión parcial de oxígeno es suficientemente alta, respectivamente. El proceso de oxidación depende de muchos parámetros: T, p_O2, X_B. La oxidación interna consta de muchos subprocesos, por ejemplo: adsorción y disociación de oxígeno, solubilidad y difusión de oxígeno atómico y de elementos de aleación en la matriz metálica, reacciones químicas, precipitación, etc. Si la presión parcial de oxígeno es tan alta que el equilibrio entre el oxígeno disuelto y el oxígeno atmosférico no se logra, la oxidación superficial del metal básico puede tener lugar.