Oxidation du nickel et propriétés de transport de l’oxyde de nickel
La cinétique d’oxydation du nickel de haute pureté, ainsi que la non stoechiométrie et la diffusion chimique dans l’oxyde de nickel ont été étudiées en fonction de la température (1373-1673 K) et de la pression d’oxygène (10-105 Pa) en utilisant des techniques microthermogravimétriques. Afin d’éliminer la participation possible de la diffusion aux limites des grains dans la croissance du tartre à des températures plus basses, les mesures de la vitesse d’oxydation ont toujours commencé à la température la plus élevée (1673 K), lorsque le tartre à gros grains était formé, et la dépendance de la vitesse d’oxydation vis-à-vis de la température et de la pression a été déterminée en abaissant progressivement la température de cet échantillon pré-oxydé. La non stoechiométrie et le coefficient de diffusion chimique dans Ni1-yO ont également été déterminés sur ces échantillons d’oxyde à gros grains, obtenus par oxydation complète du nickel à la température la plus élevée (1673 K). Il a été constaté que dans de telles conditions, l’oxydation du nickel suit strictement la loi de vitesse parabolique, et la constante de vitesse parabolique de cette réaction est la fonction suivante de la température et de la pression d’oxygène : kp=0,142pO21/6exp(-(239kJ/mol)/RT). Les résultats des mesures de non stoechiométrie, à leur tour, peuvent être décrits par la relation suivante : y=0,153pO21/6exp(-(80kJ/mol)/RT). Enfin, le coefficient de diffusion chimique dans Ni1-yO s’est avéré être indépendant de l’activité de l’oxygène, indiquant que la mobilité des défauts ponctuels dans cet oxyde ne dépend pas de leur concentration, étant la fonction suivante de la température : D̃=0,186exp(-(152kJ/mol)/RT). Il a été montré, que les constantes de vitesse paraboliques de l’oxydation du nickel, calculées à partir des données de non stoechiométrie et de diffusion chimique sont en excellent accord avec les valeurs kp déterminées expérimentalement. Tous ces résultats indiquent clairement que les défauts prédominants dans l’oxyde de nickel non stoechiométrique (Ni1-yO) sont des lacunes de cations doublement ionisés et des trous d’électrons et que l’écaille d’oxyde sur le nickel croît par la diffusion volumique vers l’extérieur des cations.