Oxidatie van nikkel en transporteigenschappen van nikkeloxide
Oxidatiekinetiek van nikkel met een hoge zuiverheidsgraad, evenals de nonstoichiometrie en chemische diffusie in nikkeloxide zijn bestudeerd als functie van de temperatuur (1373-1673 K) en zuurstofdruk (10-105 Pa) met behulp van microthermogravimetrische technieken. Om de mogelijke deelname van korrelgrensdiffusie aan de nikkeloxidegroei bij lagere temperaturen uit te sluiten, zijn de metingen van de oxidatiesnelheid steeds gestart bij de hoogste temperatuur (1673 K), toen de grofkorrelige nikkeloxidegroei was gevormd, en is de temperatuur- en drukafhankelijkheid van de oxidatiesnelheid bepaald door stapsgewijs de temperatuur van zo’n voorgeoxideerd monster te verlagen. Nonstoichiometrie en de chemische diffusiecoëfficiënt in Ni1-yO zijn ook bepaald op dergelijke grofkorrelige oxidemonsters, verkregen door volledige oxidatie van nikkel bij de hoogste temperatuur (1673 K). Men heeft ontdekt dat onder dergelijke omstandigheden de oxidatie van nikkel strikt de parabolische snelheidswet volgt, en de parabolische snelheidsconstante van deze reactie is de volgende functie van temperatuur en zuurstofdruk: kp=0,142pO21/6exp(-(239kJ/mol)/RT). De resultaten van niet-stoichiometrische metingen kunnen op hun beurt worden beschreven door de volgende relatie y=0.153pO21/6exp(-(80kJ/mol)/RT). Tenslotte is de chemische diffusiecoëfficiënt in Ni1-yO onafhankelijk van de zuurstofactiviteit gebleken, wat erop wijst dat de mobiliteit van puntdefecten in dit oxide niet van hun concentratie afhangt, en de volgende functie van de temperatuur heeft: D̃=0.186exp(-(152kJ/mol)/RT). Er is aangetoond, dat de parabolische snelheidsconstanten van nikkeloxidatie, berekend uit niet-stoichiometrie en chemische diffusiegegevens, in uitstekende overeenkomst zijn met experimenteel bepaalde kp-waarden. Al deze resultaten geven duidelijk aan dat de overheersende defecten in niet-stoichiometrisch nikkeloxyde (Ni1-yO) dubbel geïoniseerde kationvacatures en elektrongaten zijn en dat de oxidelaag op nikkel groeit door de uitgaande volumediffusie van kationen.