Étude cinétique et morphologique de la sulfuration du zirconium et du hafnium par le sulfure d'hydrogène et les mélanges sulfure d'hydrogène-hydrogène

Laboratoire de Recherches sur la Réactivité des Solides associé au CNRS, Faculté des Sciences, 6, boulevard Gabriel, 21 -Dijon, France.

Résumé

La sulfuration du zirconium et du hafnium par le sulfure d'hydrogène à basse pression (p < 120 torrs) et ù des températures comprises entre 540 et 700 °C conduit respectivement aux sulfures ZrS₂ et HfS₂ non slœchiométriques.

Les résultats cinétiques et des expériences réalisées avec du sulfure d'hydrogène marqué au soufre 35 ont permis d'établir que la couche de sulfure formée est poreuse dans tous les cas et que le processus régulateur de la vitesse globale de la trans- formation est la diffusion du sulfure d'hydrogène à travers la couche de sulfure.

La formulation de la vitesse de réaction établie dans cette hypothèse montre que, conformément aux résultats expé- rimentaux, la vitesse de sulfuration croît linéairement en fonction de la pression et ne suit pas strictement la loi d'ARRHÉNIUS.

Abstract

The sulfurization of Zr and Hf by H₂S at 1-120 torr and 510-760 °C gives non stœchiometric sulfides ZrS₂ and HfS₂.

Studies with labelled H₂S³⁵ show that a porous layer is formed in each case; the reaction rate is controlled by molecular diffusion of H₂S in the sulfide layer.

Experimental results and calculation show that the progress of the reaction vs pressure follows a linear law but, vs tempe- rature docs not follow the classic ARRHENIUS law.