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J. Chim. Phys.
Volume 92, 1995
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Page(s) | 1142 - 1153 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jcp/1995921142 | |
Published online | 29 May 2017 |
Étude cinétique de l’oxydation thermique du tantale dans des atmosphères mixtes oxygène - vapeur d’eau
Laboratoire science des surfaces et matériaux carbonés, ERS CNRS 101, École nationale supérieure d'électrochimie et d'électrométallurgie de Grenoble, Institut national polytechnique de Grenoble, BP 75, domaine universitaire, 38402 Saint-Martin-d’Hères, France.
L'oxydation thermique du tantale est étudiée entre 450 et 600 °C dans l'oxygène sec, la vapeur d'eau pure ou des mélanges oxygène-vapeur d'eau. Dans ces trois conditions, le produit d'oxydation majoritaire est l'oxyde Ta2O5, présentant toujours une morphologie poreuse et stratifiée. Les cinétiques d'oxydation sont identiques dans leur allure générale (linéaire après une courte période initiale parabolique puis accélérée), mais présentent des vitesses différentes. Les influences de pression relevées à la température de 520 °C permettent d'appréhender la nature des processus limitants qui sont toujours de nature réactionnelle. Dans le cas particulier des mélanges, la sorption dissociative de l'oxygène participe également à la limitation cinétique et conduit à une forme particulière de la courbe vitesse/pression de H2O.
Abstract
The thermal oxidation of tantalum was studied between 450 and 600 °C in pure oxygen, pure water vapour or oxygen-water vapour mixtures. In these three atmospheres, Ta2O5 was observed to be the major product, with a porous stratified morphology. Oxidation kinetics are linear after a short parabolic regime followed by a breakaway period, with rates depending on the atmosphere. Pressure influences were recorded at 520 °C and showed that the reaction of adsorbed species were always rate-limiting. In the oxygen-water vapour mixtures, an additionnai slow process of dissociative oxygen adsorption was shown to take place, leading to a peculiar shape of the rate of reaction/water vapour pressure curve.
Key words: Thermal oxidation / Tantalum / Oxygen / Water vapour
© Elsevier, Paris, 1995