Окисление металлов

[oxydation of metals] — процесс взаимод. тв. или жидкого металла (сплава) с кислородом, сопровожд. образов, оксидов. В б. широком смысле о. м. — реакции, в которых атомы теряют эл-ны и образ, соединения, напр, хлориды, сульфиды и т.п. (см. Окисление-восстановление). В природе металлы находятся, как правило, в окисл. состоянии (в виде руд), поэтому их произ-во осн. на процессах восстановления соединений (см. Восстановление). Изделия из металлов и сплавов под воздействием окруж. среды подвергаются посгеп. окислению — коррозии. При произ-ве металлургич. продукции о. м. приводит к образов, на ней окалины, потери ценных легир. эл-тов и железа. О. жидкого металла происходит в процессе плавки в открытых печах самопроизв. вследствие контакта металла с воздухом и окислит, шлаком. Направление процессов о.м. определяется как термодина-мич. — изменением своб. энергии при реакции, так и кинетич. фактором — скоростью протекания реакции, к-рая в значит, степени зависит от природы продуктов окисления и х-ра их взаимодействия с металлом. Плавка металла в вакуумных печах — радикальный метод защиты его от окисления.
В ряде случаев проводят преднамер. о. металлоизделий в защитных или декоративных целях (см. Оксидирование):

анодное окисление [anodic oxidation, anodizing] — электрохимич. способ получения неметаллич. неорганич. покрытия на металле, выполняющем в процессе ф-ции анода (см. тж. Электролиз);

внутреннее окисление [internal oxidation] — образов, дисперсных оксидов в стали или сплаве в рез-те диффузной, проникновения кислорода через поверхн. слой; протекает при селективном взаимодействии компонентов сплава с кислородом, когда один из компонентов сплава имеет большее сродство к кислороду, а базовый компонент — значительно меньшее или вообще не окисляется. В. о. применяется как метод упрочнения, в частности повышения тв. стали и сплавов;

вторичное окисление [secondary oxidation] - о. жидкого металла при его выпуске из печи, разливке и кристаллизации, а также в сталеплав. печи после раскисления вследствие контакта металла с окисл. жидкоподвижным шлаком. В рез-те в. о. содержание кислорода и оксидных неметаллич. включений в металле (стали) после начального снижения начинает возрастать. Осн. процесс в. о. при выпуске металла из печи происходит на желобе в рез-те прямого о. струи воздухом, при разливке стали из ковша в изложницы, на МНЛЗ, при течении расплава из осн. ковша в промежут. ковш и из него в кристаллизатор. Наиб, радикальный метод борьбы с в. о.—выплавка и разливка металла в вакууме, в вакуум, камерах при пониж. давл. или в за
щитном, нейтр. газе. Перенесение раскисления из печи в ковш или на струю при разливке, защита струи при разливке из ковша
в изложницы обдувкой нейтр. газом, установка защит, огнеуп. труб-стаканов на МНЛЗ предотвращают контакт жидкой стали с атмосферой и значит, снижают в.о.;

избирательное окисление [selective oxidation) -регулир. о. отд. компонентов жидкого расплава, напр. С и Si в стали (чугуне) или Fe и S в меди, продувкой воздухом или кислородом при выплавке. И.о. активно используют при выплавке цв. и ч. металлов в печах с жидкой ванной (ПЖВ). Окислит, газ — воздух, кислород подают под слой жидкого шлака. Происходит активное о. серы. В рез-те плавки получают медный сульфидный штейн и шлак. При плавке в ПЖВ железных руд с продувкой О2 под шлаком вместо кокса прим. камен. уголь: рез-т плавки — железо-углеродистый продукт;

окисление-восстановление [redox] — химич. реакции, сопровожд. измен, окислит, чисел атомов. Согласно кислородной теории горения А. Лавуазье (кон. XVIII в.) о. наз. только реакции соединения с кислородом, восстановлением — отнятие кислорода. С введением эл-нных представлений (1920-1930 гг.) стало возможным распростр. понятие о.-в. и на реакции, в к-рых кислород не участвует. Согласно эл-нной теории, окислением наз. отдача эл-нов атомом, молекулой или ионом: Zn — 2е = Zn2+, а восстановлением — присоединение: С12+ 2е = 2СГ.
Окислителями наз. нейтр. атом, молекулу или ион, принимающие эл-ны, восстановителями — отдающие эл-ны (атом Zn в первом примере). О. и в. — взаимосвяз. одноврем. процессы. Привел, частные реакции о. и в. составляют единый процесс о.-в.: Zn + С12 = = ZnClj. В металлургии о.-в. реакции наиб, распростр. Напр., они лежат в основе процессов горения, восстановления металлов из руд, коррозии и т.п.