Eigenschaften heterogener Zwischenschichten mit zusammenhängender flüssiger Phase, entstanden an der Phasengrenze bei inkongruenter Auflösung : Anwendung auf die Korrosion feuerfester Tonerdesilicatmaterialien durch eine Natronsilicat-Schmelze

Abstract

Relations are derived for the concentration path, concentration distribution and the thickness of the heterogeneous layers produced at the interface during incongruent dissolution of a solid. These relations depend on the following assumptions: that the interfacial layer comprises crystals of the solid phase intermingled with liquid, that these phases are near the equilibrium and that the crystals in the layer are not freely mobile. The theoretical results are applied to the grey layer that forms between alumino-silicate refractories and glass melts. The theory provides, at least, a good qualitative description of the phenomena and anomalies seen by various authors who have studied these layers such as : the occurrence of maxima and minima on the concentration distribution curves, also the effects of temperature, composition of the refractory and porosity on concentration distributions. The theoretical expression for thickness of the grey layer allows estimation of the effective diffusivity of Na2O in the grey layer and this was 4 to 5 ∙ 10^-7 cm2/s. On déduit des relations concernant le processus de concentration, sa répartition et l'épaisseur des couches intermédiaires hétérogènes qui, dans le cas d'une dissolution incongruente, apparaissent à la limite des phases entre le matériau en cours de dissolution et le matériau dissous. Ces relations sont valables si l'on admet que la couche intermédiaire hétérogène est constituée d'une phase liquide cohérente, sillonnée de cristaux de phase solide, que ces phases se trouvent près de l'équilibre et que les cristaux ne peuvent pas se mouvoir librement dans la couche. Les conclusions théoriques que l'on peut tirer sont appliquées à la «couche grise » (glaçure) qui se forme à la limite entre les matériaux silico-alumineux et la masse du verre. La théorie permet de donner une interprétation du moins qualitative de la plupart des phénomènes et anomalies que d'autres auteurs ont relevés expérimentalement lors de l'étude de cette «couche grise », tels que, par exemple, l'apparition de maxima et de minima sur la courbe de répartition des concentrations, l'influence de la température, de la composition des réfractaires et de leur porosité sur la répartition de la concentration dans la «couche grise ». L'expression mathématique de l'épaisseur de la couche intermédiaire permet de calculer une valeur approchée pour le coefficient de diffusion effectif de Na20 dans la «couche grise », qui est de 4 à 5 ∙ 10^-7 cm2/s. Für den Konzentrationsweg, die Konzentrationsverteilung und die Dicke der heterogenen Zwischenschichten, die bei der inkongruenten Auflösung an der Phasengrenze zwischen lösendem und aufgelöstem Stoff entstehen, wurden Beziehungen abgeleitet. Sie gelten unter der Voraussetzung, daß die heterogene Zwischenschicht aus einer zusammenhängenden, mit Kristallen der festen Phase durchsetzten flüssigen Phase besteht, diese Phasen sich in der Nähe des Gleichgewichts befinden und die Kristalle in der Schicht nicht frei beweglich sind. Die theoretischen Schlußfolgerungen werden auf die sogenannte graue Schicht (Glasur), die sich an der Grenzschicht zwischen Tonerdesilicatmaterialien und der Glasmasse bildet, angewendet. Die Theorie ermöglicht es, eine zumindest qualitative Erklärung der Mehrzahl der Erscheinungen und Anomalien zu geben, die beim Studium dieser grauen Schicht experimentell von anderen Autoren festgestellt wurden, wie z. B. das Auftreten von Maxima und Minima auf der Konzentrationsverteilungskurve und der Einfluß der Temperatur, der Zusammensetzung der feuerfesten Materialien und ihrer Porosität auf die Konzentrationsverteilung in der grauen Schicht. Der mathematische Ausdruck für die Dicke der Zwischenschicht erlaubt die Berechnung eines ungefähren Wertes für den effektiven Diffusionskoeffizienten des Na2O in der grauen Schicht, welcher 4 bis 5 ∙ 10^-7 cm2/s beträgt.